UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA
FACULDADE DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA
CÂMPUS DE PRESIDENTE PRUDENTE
CARACTERIZAÇÃO DE ARGILAS USADAS PARA
PRODUÇÃO DE CERÂMICA VERMELHA E ESTUDO DAS
ALTERAÇÕES NAS SUAS PROPRIEDADES PELA
ADIÇÃO DE RESÍDUOS SÓLIDOS
Silvio Rainho Teixeira
Tese apresentada ao Departamento de
Física, Química e Biologia da Faculdade
de
Ciências
e
Tecnologia
da
Universidade Estadual Paulista “Julio de
Mesquita Filho”, campus de Presidente
Prudente, como requisito parcial do
concurso público de títulos e provas
para obtenção do título de LivreDocente na disciplina Física.
PRESIDENTE PRUDENTE
2006
A minha mãe, Melina, a minha querida esposa, Maria Rita,
e aos meus filhos, Marcelo e Marco Túlio.
AGRADECIMENTOS
Sou imensamente grato a todos que colaboraram direta ou indiretamente
para a realização deste trabalho.
Aos professores do departamento que, relevando diferenças que surgem ao
longo desse árduo trabalho que é a carreira acadêmica, foram éticos e fiéis
companheiros. Gostaria, no entanto, de destacar a colaboração dos professores
Marcus Augusto de Lima Nobre, Marli Cardoso Ferreira, Celso Xavier Cardoso e
Algel Fidel Vilche Peña que colaboraram para que eu pudesse me dedicar tempo
integral ao trabalho, durante um trimestre. Ao meu companheiro de sala, professor
Angel, pela amizade e pelas infindáveis conversas e discussões sempre
enriquecedoras. As nossas colaboradoras de sempre Juvanir Ruys de Mello e
Maria Aparecida Carnelossi e Silva. Ao amigo Homero Marques Gomes e a
professora Maria Lourdes Corradi Silva pelo incentivo e apoio. Agradeço, também,
aos professores da UNESP, Campus de Prudente, Ana Maria Osório Araya Balan
e Aldo Eloizo Job, da UNESP, campus de Bauru, Dayse Iara dos Santos e
Elisabeth Aparecida Andrello Rubo e, do Instituto de Pesquisas Energéticas e
Nucleares - IPEN, Reginaldo Muccilo, pela colaboração com algumas medidas
apresentadas neste trabalho. A ajuda de todas estas pessoas foi de inestimável
valor para o autor desta tese.
Parte importante deste trabalho foi desenvolvida com dedicação pelos meus
queridos orientandos: Sara Alves de Souza, Constâncio Alberto Issas Moura, Nair
Rodrigues de Souza, Mariana Pelissari Monteiro Aguiar Baroni, Felipe da Cruz
Dias, Priscila Aléssio, Francine Bettio Costa, Néryla Vayne Justino Alves, Antônio
Wellington Lima de Sá e Agda Eunice de Souza. Um reconhecimento especial ao
Gleyson Tadeu de Almeida Santos pelo tempo que ele dedicou ao trabalho e a
ajuda prestada aos outros alunos.
Agradeço à Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo FAPESP, ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico –
CNPq, à Fundação para o Desenvolvimento da UNESP – FUNDUNESP e a
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – CAPES, pelos
auxílios e bolsas concedidas.
Aos amigos da Faculdade de Ciência e Tecnologia que me incentivaram
desde meu ingresso, em 1982, nesta unidade da UNESP.
Aos alunos do Curso de Licenciatura em Física que sempre foram um
estímulo para minhas atividades como docente e pesquisador.
RESUMO
Neste trabalho são apresentados os resultados de caracterização das
principais argilas usadas pela indústria cerâmica vermelha regional e, também, de
alguns resíduos sólidos produzidos na região de Presidente Prudente - SP. Os
resultados da incorporação destes resíduos em massas cerâmicas são avaliados
através do estudo de suas propriedades tecnológicas. Para a caracterização dos
materiais foram utilizadas as seguintes técnicas: análise textural (concentração
das frações areia, silte e argila), difratometria de raios X e análise térmica. As
propriedades tecnológicas de corpos de prova cerâmicos foram avaliadas através
dos seguintes parâmetros: retração linear (RL), perda de massa ao fogo (PF),
massa específica aparente (MEA), porosidade aparente (PA), absorção de água
(AA) e resistência mecânica à flexão (RMF). Corpos de prova, com diferentes
concentrações de resíduos, foram prensados (prensa uniaxial manual) e
queimados em temperaturas que variaram de 800 a 1200 oC, usando um forno tipo
mufla com controle de temperatura. As argilas sedimentares foram coletadas nas
margens do rio Paraná e em áreas de várzea, próximas as cerâmicas. As
amostras estudadas, coletadas nos depósitos das cerâmicas, são usadas para
produção de tijolos maciços, blocos furados e telhas. Quatro tipos diferentes de
resíduos foram estudados: (1) lodo de estação de tratamento de água ETA, (2)
torta de filtro de indústria de re-refino de óleo lubrificante, (3) pó de vidro (soda-cal)
de garrafa tipo “long neck” descartável, e (4) cinza de bagaço de cana. Estes
resíduos foram incorporados em massas cerâmicas coletadas nas indústrias. Os
dados mostram que as argilas da região são de natureza cauliníticas e
apresentam alta plasticidade, com concentrações variadas de silte e areia fina. É
comum a presença de óxidos e/ou hidróxidos de ferro que definem a cor dos
produtos da indústria cerâmica vermelha. Além da caulinita, as argilas têm em sua
composição mica, gibsita, esmectitas e minerais não-plásticos (óxidos de Ti e Fe,
quartzo etc.). Também foram encontradas argilas que não possuem ferro em sua
composição mineralógica, resultando em peças queimadas de cor clara (creme ou
amarelada), nas regiões de Teodoro Sampaio e Martinópolis. Estas argilas podem
ser usadas para produção de material de maior valor agregado.
A composição mineralógica e os ensaios tecnológicos mostram que
algumas destas matérias-prima têm potencial para produção de placas cerâmicas
e de material refratário. Os resultados das incorporações de resíduos mostram que
a temperatura de queima e o tipo de massa cerâmica, usada como matriz, irão
determinar a quantidade máxima de resíduo a ser incorporado. (1) O lodo de ETA
apresenta alta concentração de argila, que lhe confere alta plasticidade, fazendo
com que ele possa ser considerado uma formulação de massa argilosa natural, de
composição parecida com as das argilas usadas nas cerâmicas. As concentrações
das frações silte, areia e argila, variam de acordo com a época em que o lodo é
produzido na ETA. Portanto, a sua incorporação irá alterar de forma diferente as
propriedades dos corpos cerâmicos devido à sua composição variável. Os
resultados mostram que o lodo de ETA pode ser incorporado em massa cerâmica
usada para produzir tijolos. A incorporação dos lodos, em geral, piora as
propriedades físicas e tecnológicas do material cerâmico. (2) A torta de filtro in
natura (T1) apresenta alta concentração de óleo que prejudica as propriedades
finais das peças cerâmicas devido à produção de poros. Parte deste óleo, já rerefinado, pode ser extraído quimicamente e comercializado. A torta (T2), com parte
do óleo extraído quimicamente, melhora as propriedades tecnológicas do material
cerâmico. As duas tortas podem ser incorporadas em massas cerâmicas em
quantidades que devem ser avaliadas de acordo com a massa usada como matriz.
(3) O vidro de vasilhame apresentou os melhores resultados, quando incorporado
à massa cerâmica. Os resultados mostram que a incorporação do pó de vidro
tende a melhorar todas as propriedades tecnológicas da matriz cerâmica, para
temperaturas de queima maiores que 1000 oC. Portanto, pó de vidro pode ser
usado para melhorar as propriedades tecnológicas de argilas fracas. (4) A cinza de
bagaço tem alta concentração de sílica cristalina e prejudica a maioria das
propriedades cerâmicas do material sinterizado. Este material não-plástico pode
ser misturado com argila forte (com alta concentração de argila) em substituição à
argila fraca, para obtenção da massa cerâmica adequada. Embora ela seja um
material não-plástico, em temperaturas maiores que 1000 oC, há indicações de
formação de fase líquida.
ABSTRACT
In this work are presented the characterization results of the most important clays
used by the regional red ceramic industry and also of some solid residues
produced in the Presidente Prudente - SP region. The incorporation results of
these residues in ceramic mass are evaluated studying their technological
properties. For the materials characterizations were applied the following
techniques: texture analysis (concentration of the sand, silt and clay fractions), X
ray diffractometry and thermal analysis. The technological properties of ceramical
probes were evaluated by the following technical parameters: linear shrinkage
(RL), firing loss of mass (PF), apparent density (MEA), apparent porosity (PA),
water absorption (AA) and flexural rupture strength (MRF). Probes, with different
residues concentrations, were pressed (manual uniaxes) and fired in temperatures
ranging from 800 to 1200 oC, by using one electrical kiln with temperature control.
Sedimentary clays were collected on the floodplains of Paraná river and nearby the
ceramic industries. The studied samples were collected in the industries deposits
and they are used to produce massive bricks, holed bricks and roof tales. Four
different residues types were studied: (1) sludge from city water treatment plant
(ETA), (2) filter tart from re-refine lubricant oil, (3) glass powder from one-way
bottles and (4) sugar cane bagasse ash. These residues were incorporated in
ceramic mass collected in the industries. The data show that these clays are
kaolinitic and have high plasticity with assorted silt and sand concentrations. Iron
oxides and hydroxides that colored the red ceramic are common in the clays
composition. Besides kaolinite the clays have in their composition mica, gibbsite,
smectite, and non-plastic minerals (Ti and Fe oxides, quartz, etc.). Also, clays
without iron in their mineralogical composition were found in the Teodoro Sampaio
and Martinópolis regions. These clays after burning produce light color ceramic
peaces (cream and light brown) and can be used to produce material of higher
prices than red ceramic. The mineralogical composition and the technological tests
show that some of these raw materials have potential to produce ceramic tiles and
refractary material. The results of residues incorporation in ceramic mass show that
the firing temperature and the mass type will determine the maximal amount of that
can be incorporated. (1) Sludge from ETA has high clay concentration that confers
it high plasticity. This residue can be considered as a natural clayed mass with
composition comparable to that of natural ceramic clays. The sand, silt and clay
concentrations change according to the period when the ETA sludge is produced.
Then, due to the changes in their composition the residue-clay interaction will be
different to each mass ceramic. The results show that ETA sludge can be
incorporated in ceramic mass used to produce bricks. It was observed that, in
general, the sludge makes the technological properties of ceramic materials worse.
(2) Filter tart in natura (T1) has high concentration of oil that will form pores, which
damage the properties of the ceramic peaces. Part of this re-refined oil can be
chemically removed and traded. After removed it was observed that filter tart (T2)
improve the technological properties of the ceramic material. Both tarts can be
incorporated in ceramic masses and the volume to be incorporated depends on the
mass used as matrix. (3) The glass addition generally improves all the
technological properties of the ceramic matrix fired in temperatures higher than
1000 oC due to the liquid phase fomation. Then, glass powder can be used to
improve the weak clays properties. (4) The studied sugar cane bagasse ash has
high concentration of crystalline silica and damage most of the ceramical properties
of the sintered material. This non-plastic material can be mixed together with strong
clays (clayed material) to obtain the desired ceramic masses. Although, this ash is
a non-plastic material there are indications of liquid phase formation in
temperatures higher than 1000 oC.
SUMÁRIO
Resumo
Abstract
1. INTRODUÇÃO
1
2. REVISÃO DA LITERATURA
5
2.1 Introdução
5
2.2 Argilas da Região de Presidente Prudente
7
2.3 Lodo de ETA
10
2.4 Torta de Filtro de Indústria de Re-refino de Óleo Lubrificante
13
2.5 Pó de Vidro de Vasilhame
16
2.6 Cinza de Bagaço de Cana
20
2.7 Materiais Cerâmicos: Cerâmica Vermelha
23
2.8 Propriedades e Características dos Materiais Cerâmicos
29
2.8.1 Composição Granulométrica: Diagrama de Winkler
30
2.8.2 O Teor de Umidade
32
2.8.3 A Plasticidade
32
2.8.4 A Temperatura de Queima: Curva de Gresificação
33
2.9 Considerações Finais
34
3. MATERIAIS E MÉTODOS
36
3.1 Materiais
36
3.1.1 Argilas
36
3.1.2 Lodo de ETA
37
3.1.3 Torta de Filtro de Indústria de Re-refino de Óleo Lubrificante
39
3.1.4 Pó de Vidro
40
3.1.5 Cinza de Bagaço de Cana
40
3.2 Métodos de Caracterização
41
3.2.1 Análise Textural
41
3.2.2 Difratometria de Raios X
41
3.2.3 Análise Térmica
43
3.2.4 Análise Química
43
3.3 Ensaios Tecnológicos
44
3.3.1 Retração Linear
44
3.3.2 Perda de Massa
44
3.3.3 Resistência Mecânica à Flexão
45
3.3.4 Massa Específica Aparente
45
3.3.5 Absorção de Água
48
3.3.6 Porosidade Aparente
48
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
49
4.1 Caracterização das Argilas e Massas Cerâmicas
49
4.1.1 Panorama
49
4.1.2 Presidente Epitácio
54
4.1.3 Teodoro Sampaio
59
4.1.4 Indiana e Martinópolis
63
4.1.5 Ensaios Tecnológicos
68
4.1.6 Conclusões
68
4.2 Caracterização dos Resíduos
70
4.2.1 Lodo de ETA
70
4.2.2 Torta de Filtro
76
4.2.3 Pó de Vidro
80
4.2.4 Cinza de Bagaço de Cana
80
4.2.5 Conclusões
82
4.3 Resultados da Incorporação de Resíduos
83
4.3.1 Argila: Com lodo de ETA-Fe e ETA-Al
84
4.3.2 Argila: Com lodo de ETA-Pol
92
4.3.3 Argila: Com Torta de Filtro
99
4.3.4 Argila: Com Pó de Vidro
103
4.3.5 Argila: Com Cinza de Bagaço de Cana
114
5. CONCLUSÕES FINAIS
119
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
122
ANÉXO
1. INTRODUÇÃO
Neste trabalho são apresentados os resultados de caracterização das
principais argilas usadas pela indústria cerâmica vermelha regional e, também, de
alguns resíduos sólidos específicos produzidos na região. São apresentados os
resultados da incorporação destes resíduos nas massas cerâmicas através do
estudo de suas propriedades tecnológicas.
A 10a Região Administrativa do Estado de São Paulo, com sede em
Presidente Prudente está localizada no sudoeste do Estado de São Paulo, entre
os rios Paranapanema e Paraná, fazendo divisas com os Estados do Paraná e
Mato Grosso do Sul, respectivamente. A grande distância de nossa região aos
grandes centros científicos-culturais e o predomínio da atividade pecuária
extensiva foram fatores que contribuíram para nos colocar como a segunda região
mais pobre do estado de São Paulo. As poucas indústrias que existem estão
ligadas ao setor agropecuário, tais como, sementes, suplemento mineral, sucos de
frutas, curtumes e frigoríficos, e a produção de material usado pela construção
civil. Este último, denominado setor cerâmico-oleiro, se estende desde Panorama
até Rosana no Pontal do Paranapanema, abrangendo atualmente mais de
noventa (90) empresas. Os principais produtos das cerâmicas da região são:
tijolos furados, tijolos maciços, telhas e lajotas para lajes. Os objetivos do presente
trabalho visam colaborar no desenvolvimento deste setor.
O Serviço de Apoio às Micro e Pequenas Empresas de São Paulo,
SEBRAE – SP, com escritório Regional de Presidente Prudente, iniciou em 2005 o
projeto “Mais Competitividade para as empresas Ceramistas da Região de
Presidente Prudente” com o objetivo de promover o desenvolvimento social e
econômico local. Com este objetivo foi iniciado um trabalho para constituição do
Arranjo Produtivo Local – APL de Cerâmica Vermelha, com o objetivo de melhorar
a competitividade das empresas cerâmicas da região. Os Arranjos Produtivos
Locais (APL) são aglomerados de empresas, num mesmo território, com
especialização produtiva e vínculos de articulação, cooperação e aprendizagem. A
estruturação do APL visa apoiar principalmente as micro e pequenas empresas.
Esse é um trabalho de parceria que envolve o SEBRAE, as empresas, prefeituras,
associações comerciais e de ceramistas, além de outras entidades e instituições.
Dentro desta linha de trabalho a participação da UNESP/Presidente Prudente está
incluída na etapa que visa estruturar e implantar ações que viabilizem o aumento
da produtividade, a melhoria do produto e, se possível, o desenvolvimento de
novos produtos. Desde 1993 têm sido estudadas, na UNESP/FCT, as argilas
usadas pelas cerâmicas da região. Os dados e resultados obtidos durante esse
período serão apresentados aqui e servirão de material de partida para uma
discussão com os ceramistas sobre as possibilidades de melhoria na situação
atual e desenvolvimento de novos materiais, dentro da proposta que sairá das
reuniões deles, sob coordenação do SEBRAE.
A caracterização e conhecimento das propriedades das argilas usadas pela
indústria cerâmica são fundamentais para determinar sua melhor utilização. Uma
das possibilidades de melhoria das propriedades dos produtos cerâmicos consiste
na incorporação de resíduos sólidos à massa cerâmica. O reaproveitamento de
resíduos é uma forma de retardar sua disposição final em depósitos. Ele pode
ocorrer de diferentes formas, dependendo do tipo de resíduo utilizado. Uma delas
é a incorporação em matérias-primas para substituição de algum componente do
produto, como por exemplo, na indústria de cimento, onde o resíduo desempenha
o papel de algum dos seus constituintes naturais. Basicamente três critérios
devem ser satisfeitos para tornar viável a incorporação: ambiental, técnico e
econômico. Do ponto de vista ambiental, o processo de incorporação e os
produtos incorporados não podem ser tão ou mais poluidores que o resíduo
original. Do ponto de vista técnico, o processo de incorporação e as propriedades
do produto incorporado não devem ser prejudicados além de um valor tolerável.
Do ponto de vista econômico, o custo da incorporação não deve comprometer a
comercialização dos produtos incorporados (Godinho et al., 2004).
Toda e qualquer atividade humana resulta na produção de resíduos cujo
volume e tipo está diretamente relacionado com a concentração populacional, o
desenvolvimento e as atividades econômicas da região. Serão estudados, tendo
em vista o volume anual produzido e as características destes materiais, quatro
resíduos produzidos na região de Presidente Prudente: a) lodo de Estação de
Tratamento de água - ETA, b) torta de filtro de usina de re-refino de óleo
lubrificante , c) pó de vidro de vasilhame e d) cinza de bagaço de cana.
A matéria prima utilizada pela indústria cerâmica vermelha, geralmente rica
em argilas recentes, está localizada nas margens de rios, lagos ou várzeas. Este
material sedimentar é retirado do solo, arrastado e depositado nesses locais, pela
água da chuva. Portanto, a sua composição mineralógica está relacionada com os
solos próximos dos depósitos, para lagos e várzeas, ou aos solos da região, no
caso de rios que percorrem grandes distâncias como o rio Paraná.
Neste trabalho serão apresentados os resultados de estudos de algumas
argilas usadas pelas cerâmicas, antes da construção da usina de Porto Primavera
(UH Sérgio Motta), que alagou as reservas nas margens do rio Paraná; de
algumas argilas de várzeas da região e das argilas usadas atualmente, que são
coletadas de depósitos financiados pela CESP, antes do fechamento das
comportas da usina. Estas argilas dos depósitos são constituídas de misturas de
diferentes “barros”, coletados em vários pontos nas margens do rio. Um destaque
será dado para as usadas pela indústria cerâmica de Presidente Epitácio. Isto
ocorre devido a sua proximidade e por ser o único local que produz telhas.
Com o crescente número de problemas de contaminação ambiental tem
ocorrido maior fiscalização e a cobrança de métodos de controle de materiais
poluentes, em nível mundial e nacional. Com relação ao aproveitamento de
resíduos, o governo brasileiro lançou em 1999 o Programa Brasileiro de
Reciclagem. O desenvolvimento de técnicas de reciclagem que produzam
materiais com qualidade e protejam o meio ambiente é tarefa complexa e envolve
diferentes áreas das ciências. Vários são os grupos de pesquisa constituídos por
equipes multidisciplinares que se dedicam ao desenvolvimento de métodos de
aproveitamento de resíduos. Como exemplo, podemos citar alguns deles:
POLI/PCC e LMPSol (Universidade de São Paulo), LaMat (Universidade Federal
de Santa Catarina), Universidade Federal do Rio Grande do Sul, CCT/LAMAV
(Universidade Estadual do Norte Fluminense). Além da necessidade de se
resolver o problema ambiental, alguns resíduos se tornaram matéria-prima com
valor comercial, pois podem substituir em parte, ou totalmente, alguns minerais
aumentando o tempo de vida das reservas existentes, além de diminuir a poluição
ambiental. Um trabalho atual que mostra as perspectivas e a viabilidade
econômica da reciclagem, dentre outras contribuições ao assunto, é o livro
publicado por Calderoni (2003).
Um número crescente de trabalhos sobre a incorporação de resíduos
sólidos em massas cerâmicas tem sido publicado em revistas científicas e
apresentado em congressos da área ambiental (www.abes-dn.org.br) bem como
na área de materiais: Congresso Brasileiro de Cerâmica – CBC e Congresso
Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais – CBECIMAT.
A gestão dos resíduos sólidos é uma das questões de maior relevância na
agenda ambiental da maioria dos países. Existe uma preocupação mundial com
determinadas regiões do planeta onde os problemas ambientais vem se
agravando em conseqüência do acelerado processo de industrialização, em
função da diversificação do parque industrial e a geração de ampla gama de
resíduos. Estes são proporcionais ao crescimento demográfico.
O presente trabalho teve início em 1993 com uma pesquisa sobre as argilas
de solos da região e, no ano seguinte, das argilas usadas pela indústria cerâmica
de Panorama-SP. De agosto de 1995 a janeiro de 1997, durante o pós-doutorado
em mineralogia de argilas na Texas A & M University, foram realizados estudos
básicos sobre argilas e suas relações com o meio ambiente, sob supervisão do Dr.
Joe Boris Dixon e George Norman White. Em 1998 foi iniciado um estudo de
argilas usadas pelas indústrias cerâmicas de várias cidades da região. Em 1999,
foram iniciados os trabalhos sobre incorporação de resíduos (lodo de ETA e lodo
de Estação de Tratamento de Esgoto - ETE) em massas cerâmicas. Atualmente,
participam dos projetos vários estudantes de iniciação científica, dos quais três já
colaboram nos projetos há mais de três anos. No momento estão sendo
desenvolvidos quatro trabalhos de pesquisa envolvendo argilas e resíduos. Boa
parte dos dados aqui utilizados foi obtida nestes trabalhos de orientação de
iniciação científica, sob coordenação do autor desta tese, e através de trabalhos
de colaboração com colegas da área de pedologia da UNESP/FCT.
2. REVISÃO DA LITERATURA
2.1Introdução
Na década de 90, Hellmeister Jr. e Cabral Jr. (1999), avaliaram o volume
e a qualidade das argilas em algumas áreas selecionadas no município de
Rosana, situado no extremo do Pontal do Paranapanema, sudoeste do Estado de
São Paulo. Segundo este trabalho, somente nas três áreas estudadas, foi
dimensionada uma reserva de quatro milhões de metros cúbicos de argila.
Segundo os autores, este volume é suficiente para a demanda de matéria prima
de um núcleo cerâmico constituído por 10 indústrias de porte médio, com uma
produção média unitária de 600.000 peças por mês, por cerca de 20 anos. Apesar
do alagamento de muitas destas reservas de argilas avaliadas, este importante
trabalho também mostra a possibilidade de existência de outras áreas e a
possibilidade de uma reserva muito maior do que a que foi dimensionada.
As indústrias cerâmicas existentes na região de Presidente Prudente, sede
regional, se concentram, principalmente, nos municípios de Teodoro Sampaio e
Presidente Epitácio, na parte inferior do reservatório da UH de Porto Primavera, e
em Panorama, Paulicéia e Ouro Verde, na parte superior do reservatório.
A
maioria das indústrias cerâmicas (mais de 70 unidades) está localizada nestes três
últimos municípios cuja economia é sustentada pelo setor cerâmico-oleiro.
As propriedades físicas e químicas de qualquer material são controladas
principalmente pelos seus constituintes. No caso de minerais usados pela indústria
cerâmica, a fração mais fina (argila) tem participação de destaque. A identificação,
caracterização e o conhecimento das propriedades dos diferentes minerais ajudam
na avaliação do comportamento do material durante a preparação (conformação,
secagem e sinterização) e na obtenção das propriedades finais dos produtos
cerâmicos (Anuário Brasileiro de Cerâmica, 2002).
A cerâmica vermelha é uma alternativa muito promissora para a
incorporação de resíduos devido à disseminação de olarias e cerâmicas em todas
regiões do país e devido às baixas exigências para os parâmetros limites nas
especificações técnicas, principalmente para a produção de tijolos maciços. Além
disso, a cerâmica vermelha utiliza uma variedade grande de matérias-primas, tem
grande tolerância com relação à composição das argilas e o processo de
produção pode ser rudimentar sem muito controle. As exigências de qualidade e
das propriedades finais destes produtos permitem a incorporação de resíduos em
quantidades controladas. A incorporação de resíduos na massa cerâmica tem
vários objetivos: reduzir a poluição, aproveitá-lo como matéria prima, prolongar a
vida útil dos depósitos de minerais, procurar uma melhoria na qualidade e no
custo-benefîcio do produto final.
Um número crescente de trabalhos sobre a incorporação de resíduos
sólidos em massas cerâmicas, ou outras matérias-primas, tem sido publicado em
revistas científicas e apresentado em congressos da área ambiental bem como em
outros na área de materiais. A incorporação de resíduos em massas cerâmicas
tem sido matéria de estudo por muitos pesquisadores no Brasil (Rosa et al, 1999;
Quintana et al 1999; Florêncio e Marques, 2000; Dias et al, 2001; Teixeira et
al, 2002a, 2002b, 2002c; Basegio et al, 2001; Prudêncio Junior et al, 2003;
Bertuol et al, 2004; Mello et al, 2004; Vieira et al, 2004; Giffoni e Lange, 2005;
Pinatti et al, 2006) e no exterior (Tyrrell and Goode, 1972; Leshina and Pivnev,
2002; Weng et al, 2003, Lemeshev et al, 2004, Merino et al, 2005). Esses são
alguns exemplos de artigos sobre o assunto. Hoje, qualquer levantamento
bibliográfico sobre aproveitamento de resíduos, em materiais usados pela
construção civil, irá encontrar centenas de trabalhos.
A prevenção à poluição e a minimização de resíduos são estratégias que
visam melhorar a qualidade ambiental e minimizar custos com tratamento e
disposição de resíduos. Santos, Lopes e Schalch (2003) desenvolveram trabalho
onde são apresentados os conceitos e definições essenciais ao entendimento e a
proposição de uma sistemática para a inserção de estratégias de prevenção e
minimização no gerenciamento de resíduos sólidos industriais no Brasil. Dentre os
pontos fundamentais que devem ser considerados para a consolidação de práticas
de gerenciamento preventivas é destacada a importância da cooperação entre os
meios acadêmico e industrial para a geração e a disseminação do conhecimento,
como forma de superar barreiras e viabilizar formas de gerenciamento ambiental
compatíveis com os níveis industriais, de geração de resíduos e de consumo do
Brasil. Dentro do contexto do trabalho, é de grande importância a cooperação
entre a comunidade científica e tecnológica para elaboração de estudos
condizentes com a realidade e com a necessidade das indústrias locais.
Dentro da hierarquia para a gestão e gerenciamento de resíduos,
apresentada no trabalho acima, a reciclagem é uma das etapas. Além de reduzir
as áreas ocupadas pelos depósitos destes resíduos e minimizar os impactos
ambientais, o processo de incorporação aumenta a vida útil das reservas naturais
de argilas e pode melhorar algumas propriedades dos materiais cerâmicos.
2.2Argilas da Região de Presidente Prudente
Grande parte das matérias-primas utilizadas na indústria cerâmica é natural,
encontrando-se em depósitos espalhados na crosta terrestre. A argila é um
material
natural,
de
textura
terrosa,
de
granulometria
fina,
constituída
essencialmente de argilominerais, podendo conter outros minerais que não são
argilominerais (quartzo, pirita, óxidos de ferro etc.), matéria orgânica e outras
impurezas. Os argilominerais são os minerais característicos das argilas;
quimicamente são silicatos de alumínio ou magnésio hidratados, contendo em
certos tipos outros elementos como ferro, potássio, lítio e outros. Graças aos
argilominerais, as argilas na presença de água desenvolvem uma série de
propriedades tais como: plasticidade, resistência mecânica, retração linear de
secagem, compactação, tixotropia (viscosidade diminui com a agitação) e
viscosidade de suspensões aquosas, que explicam sua grande variedade de
aplicações tecnológicas. Os principais grupos de argilominerais são: caulinita,
micas, vermiculitas e esmectitas (montmorilonita) (Gomes, 1988; Souza Santos,
1989; Dixon and Weed, 1989; Anuário Brasileiro de Cerâmica, 2004).
As aplicações de argilominerais estão intimamente relacionadas às suas
composições e estruturas que definem suas aplicações industrial e ambiental. De
forma geral, elas são constituídas de: O, H, Si, Al, Fe, Ti, Ca, Mg, K e Na. Os
grupos de argilominerais, as espécies mineralógicas e as respectivas composições
químicas apresentam variações em propriedades causadas pelas substituições
isomórficas e cátions trocáveis. Duas argilas podem, portanto, diferir amplamente
quer pela composição mineralógica qualitativa e quantitativa, quer pelas demais
propriedades químicas, físicas, mecânicas e tecnológicas. Caracterizar uma argila,
especialmente visando seu uso tecnológico, é conhecer a variabilidade de suas
propriedades, que requer o emprego de diferentes técnicas analíticas (Souza
Santos, 1989; Dixon and Weed, 1989; Dixon and Schulze, 2002).
O que diferencia estes argilominerais é basicamente o tipo de estrutura e as
substituições que podem ocorrer dentro da estrutura, do alumínio por magnésio ou
ferro, e do silício por alumínio ou ferro, principalmente. Essas diferenças
características dos diferentes grupos é que ajudarão definir a melhor aplicação
tecnológica do material e a entender seu comportamento durante a sinterização.
A região oeste do estado de São Paulo situa-se sobre a bacia sedimentar
do Rio Paraná, com solos derivados predominantemente do arenito Bauru. A
formação Bauru, de idade do cretáceo superior, é constituída principalmente de
arenitos feldspáticos de granulação fina e muito fina, apresentando composição
mineralógica predominante de quartzo, apresentando ainda minerais de argila
(predominando a caulinita), mica e feldspato (Moniz e Carvalho, 1973; Carvalho
et al, 1993). Os depósitos de argila presentes ao longo dos rios são lenticulares,
ocorrendo adjacentes aos diques marginais ou em outros baixios de planície,
sendo geralmente silto-arenosos. Os materiais ao longo dos rios como o Paraná e
Paranapanema, via de regra, têm sua aplicação restrita na cerâmica vermelha
apresentando raramente cor de queima clara. A composição mineralógica das
argilas de várzea é dominada pelo grupo das caulinitas podendo em algumas
situações, estar associada com gibbsita, esmectitas, ilita e minerais não-argilosos
como quartzo e feldspato (Motta et al, 1993).
Argilas coletadas na várzea do rio Paraná, antes do alagamento,
apresentaram composição mineralógica predominantemente caulinítica, com
presença de quartzo fino, mica e em alguns casos com esmectita (em geral
montmorilonita), gibbsita e óxidos de ferro e de titânio (Almeida et al, 1994;
Teixeira et al, 1996 e 2001). Argilas de várzea de outros locais na região também
apresentaram composição mineralógica parecidas e, em alguns casos como
argilas de Indiana e de Teodoro Sampaio, o material cerâmico apresenta cor clara
após a queima (Teixeira et al, 2001; 2004; Souza et al, 2005) indicando um
potencial para produção de material de maior valor agregado, em relação ao que é
produzido atualmente.
No início da década de noventa o Instituto de Pesquisas Tecnológicas – IPT
fez uma classificação das argilas nas margens do rio Paraná, em relação ao uso
oleiro-cerâmico. Os resultados foram apresentados no Estudo de Impacto
Ambiental – EIA da Usina de Porto Primavera (CESP, 1994). Foram feitas
tipificação, classificação baseada em propriedades tátil-visuais, e análises
laboratoriais das argilas das planícies de inundação e dos terraços intermediários,
fora da área de inundação. As argilas analisadas foram definidas e caracterizadas
em cinco tipos: (1) Argila de alta Plasticidade (argila forte ou gorda), (2) Argila de
Alta Plasticidade com Contaminações Siltosas (apresenta alto teor de ferro), (3)
Argila de Alta e Boa Plasticidade com teor elevado em álcalis, (4) Argila de
Plasticidade Boa e Média (apresenta contaminações de silte e areia fina) e (5)
Argila de Média a Baixa Plasticidade (material síltico-argiloso ou areia fina
argilosa). Com base nos resultados de ensaios físico-químicos e cerâmicos as
argilas encontradas na região foram classificadas em quatro categorias: (1) Argila
Plástica (“Gorda”) de alta e boa plasticidade, componente imprescindível na
cerâmica estrutural como elemento plastificante; (2) Argila de Boa, Média e Baixa
Plasticidade, serve como mistura com a argila plástica, para controlar algumas
propriedades do material cerâmico como, por exemplo, a retração das peças, a
porosidade, perda de massa ao fogo etc.; (3) Argilas Plásticas Fundentes, com
diferentes plasticidades apresentam baixo índice de ferro e de alumina, resultam
em peças queimadas claras, com alto índice de resistência à flexão e baixo índice
de absorção de água e (4) Argilas de Alta Plasticidade Viscosa, apresentam baixo
índice na massa específica aparente, são argilas leves e altamente viscosas, boa
para extrusão. Quanto mais alumina mais refratária é a argila e quanto maior a
concentração de álcalis presentes maior será a fusibilidade da argila
Deve-se ressaltar que, as massas cerâmicas usadas pelas indústrias são
constituídas de misturas de dois ou mais tipos de argilas (Gomes, 1988; Souza
Santos, 1989; Sanchez et al, 1996; Macedo et al, 2005), para que se possa
obter boas condições de trabalhabilidade e as propriedades cerâmicas finais
desejadas, para cada tipo de produto. Portanto, apesar de ser usada para
produção de um tipo de cerâmica “menos nobre”, dentre os diferentes tipos de
materiais cerâmicos, o seu estudo é complexo devido ao grande número de
minerais e das variadas condições (amorfo, cristalino, óxidos, hidróxidos, etc.) em
que eles se encontram em cada amostra de material.
2.3Lodo de ETA
A água fornecida à população de Presidente Prudente (~200.000
habitantes) pela SABESP (Companhia de Saneamento Básico do Estado de São
Paulo) é captada de mananciais superficiais e subterrâneos (poços profundos ou
rasos, artesianos e freáticos). Porém, a maior parte da água tratada provém de
rios da região (Ribeirão Santo Anastácio e Rio do Peixe) que exigem um
tratamento mais complexo do que a água captada de manancial subterrâneo
através de poços. Esse tratamento, que é o processo pelo qual a água bruta se
torna adequada ao consumo humano, é feito na Estação de Tratamento de Água ETA. Uma ETA convencional é constituída das seguintes etapas: Aeração,
Eliminação de Impurezas Grosseiras, Pré-Cloração, Coagulação, Floculação,
Decantação, Filtração, Desinfecção, Correção de pH e Fluoretação.
A estação de tratamento d’água de Presidente Prudente possui três
decantadores que, ao serem lavados, produzem mais de 90.000 kg de resíduos
úmidos, por mês. Na época das chuvas, a água do rio é “barrenta” (marrom)
devido à erosão do solo na região próxima a ele, porque arrasta matéria orgânica
e parte do solo para dentro do rio. A parte mais fina do solo, constituída
principalmente de argila e silte, fica em suspensão e é levada para a estação de
tratamento. A parte mais pesada, constituída principalmente de areia, precipita
provocando o assoreamento do leito do rio e das represas. Portanto, o principal
constituinte dos flocos que precipitam no decantador é argila e minerais finos
como, por exemplo, quartzo, associada aos compostos usados na coagulação
(que varia de acordo com o preço, podendo ser, principalmente, produtos a base
de ferro ou alumínio).
A reciclagem de resíduo necessita de análise prévia para caracterizar o
material para avaliar suas possíveis aplicações e problemas ambientais que
poderão advir de seu uso. O lodo de ETA é um material cujas composições
química e mineralógica, além de possíveis contaminantes como, por exemplo,
metais pesados, variam de região para região e da época do ano em que é
produzido (Teixeira et al, 2005). Portanto, a incorporação de lodo de ETA, ou
qualquer outro resíduo, em massa cerâmica dependerá de avaliações preliminares
de sua composição e de ensaios posteriores, com as peças cerâmicas, de
lixiviação e solubilização. No caso do presente trabalho estes ensaios com as
peças cerâmicas não foram feitos porque o lodo da região de Presidente Prudente
não apresentou contaminação por metais pesados, devido à predominância de
atividades agropecuárias na região. Em regiões onde existem alta concentrações
de indústrias, principalmente químicas e metalúrgicas, estes ensaios são
imprescindíveis para aprovação deste tipo de reciclagem.
Os lodos gerados em ETAs são classificados como resíduos sólidos,
devendo, portanto, ser devidamente tratados e dispostos sem que provoquem
danos ao meio ambiente. Esta preocupação ambiental tem motivado muitos
trabalhos, sobre possíveis usos destes lodos. Ao sair da ETA o lodo contem mais
de 90% de água. Ele pode passar por um processo de desidratação, usando
diferentes técnicas (Freitas e Filho, 2000; Bisogenin et al, 2002) onde o teor de
umidade pode ser diminuído. O lodo desidratado pode ser destinado para:
adubação, incineração, aterro sanitários de lixos urbanos, compostagem com lixo
urbano, etc. Dentre as várias possibilidades de reciclagem de lodo de ETA, a sua
incorporação em massas cerâmicas tem sido avaliada em alguns trabalhos
(Ramires et al, 2001; Santos et al, 2001; Teixeira et al, 2002; Cosin et al, 2002;
Oliveira et al, 2004; Cosin et al, 2004; Teixeira et al, 2005; Ramires et al, 2005;
Margem et al, 2005). Outros trabalhos avaliaram a incorporação de lodo de
estação de tratamento de água residual (de indústrias) em massa cerâmica
(Moreira et al, 2001; Weng et al, 2003) e em cimento e concreto (Hoppen et al,
2005; Yagüe et al, 2005; Merino et al, 2005).
A Tabela 2.1 apresenta alguns resultados da concentração das frações
argila, silte e areia, que são as frações importantes para a produção de material
cerâmico, para alguns destes trabalhos. Como pode ser observado, as frações
variam bastante dentre os trabalhos citados.
Tabela 2.1: Concentração das frações argila, silte e areia, de alguns lodos.
Frações
Santos
Teixeira
Bisogeni
Oliveira
Margem
Ramires
(%)
et al
et al
n et al
et al
et al
et al
(2000)
(2002)*
(2002)
(2004)
(2005)
(2005)
Areia
79
11 e 56
75
14
2,0
48
Silte
15
59 e 01
---
41
11,5
27
Argila
6
30 e 43
---
45
86,5
25
* Coletado em diferentes épocas do ano e usando coagulantes diferentes.
O trabalho de Santos et al (2000) apresenta os resultados de
caracterização do lodo de ETA de São Leopoldo – RS, que mostram tratar-se de
um resíduo classificado como sendo de Classe II – Não Inerte, não apresenta
características de periculosidade e não é patogênico. Além disso, sua composição
química é semelhante as das argilas normalmente utilizadas para produção de
componentes cerâmicos para a construção civil. Em outro trabalho (Santos et al,
2001) destes autores, foram avaliadas as propriedades físicas de corpos de prova
cerâmicos, com lodo incorporado, em função da concentração de lodo e da
temperatura de queima. Neste trabalho é mostrado que a incorporação do lodo
não melhora as características físicas e mecânicas, avaliadas no trabalho, dos
corpos cerâmicos queimados.
Cosin et al (2002) investigaram o potencial de uso de um lodo de ETA
como constituinte de massas de cerâmicas vermelhas. Os resultados levaram as
seguintes conclusões: o lodo incorporado piora as propriedades físicas dos corpos
de prova e quanto maior sua concentração maior é o efeito; dependendo da
temperatura de queima e do tipo de prensagem, pode ser incorporado 10 ou 20%
de lodo à massa cerâmica.
Em outro trabalho, Cosin et al (2004) mostraram que a incorporação do
lodo de ETA com aditivos orgânicos a uma argila tipo taguá melhora muito a
resistência mecânica das peças secas e, para peças queimadas, essa
combinação pode manter as propriedades cerâmicas dentro dos padrões
estabelecidos, de acordo com as condições de preparo e de queima da massa
cerâmica.
Weng et al (2003) investigaram as propriedades de tijolos fabricados com
lodo seco coletado em uma estação de tratamento de água residual industrial na
China. Os resultados mostraram que sob certas condições o lodo seco pode ser
adicionado à massa para fazer tijolos. A proporção de lodo na mistura e a
temperatura de queima são os dois fatores chave afetando a qualidade dos tijolos.
A porcentagem recomendada de lodo para produzir um tijolo de boa qualidade é
de 10%, com um conteúdo ótimo de 24% de umidade e temperatura de queima
entre 880 e 960 oC. O trabalho também mostrou que a quantidade de Cr (total) e
Zn, lixiviados da peça cerâmica queimada, é menor que a da peça crua, indicando
que o processo de queima imobilizou os metais.
O trabalho de Oliveira et al (2004) avaliou o lodo gerado pela estação de
tratamento de água (ETA) da região de Campos dos Goytacazes-RJ visando seu
aproveitamento como matéria-prima na indústria cerâmica vermelha. Os
resultados indicaram que o resíduo de ETA pode ser usado como constituinte de
massa argilosa para fabricação de cerâmica vermelha.
Ramires et al, (2005) mostraram que blocos cerâmicos desenvolvidos com
mistura argila - 2% de lodo, da região de São Leopoldo-RS, apresentaram
resultados de caracterização geométrica que estão em conformidade com as
normas vigentes para este tipo de material.
Eles observaram um pequeno
acréscimo na resistência à compressão dos blocos conformados com 2% de lodo.
Os resultados dos ensaios de solubilização indicam uma possível inertização do
lodo após a sinterização dos blocos.
Margem et al (2005) avaliaram a influência da temperatura de queima nas
propriedades tecnológicas de cerâmicas vermelhas incorporadas com lodo de ETA
(0, 3, 5 e 10% em peso), de Campos dos Goytacazes – RJ. Eles observaram que
a incorporação de lodo de ETA aumenta a porosidade das amostras e,
conseqüentemente, prejudica as propriedades finais (absorção de água e
resistência mecânica) do material sinterizado.
2.4 Torta de Filtro de Indústria de Re-refino de Óleo Lubrificante
O Brasil consome anualmente mais de 1.000.000 m3 de óleo lubrificante,
dos quais 70% para uso automotivo. Desse total aproximadamente 23% é rerefinado (CEMPRE, 2001). No Brasil existem quatorze empresas autorizadas, pela
Agência Nacional do Petróleo – ANP, a exercer a atividade de re-refino de óleo
lubrificante (ANP, 2005). Esse processo visa recuperar uma grande parte do óleo
que não foi degradado durante o uso nos motores. Embora existam vários
processos de reciclagem de óleo usado, no Brasil o processo adotado é o de rerefino denominado processo ácido/argila (Bernd-Meinken). Este é um dos
processos existentes mais antigos e, embora existam outros mais eficientes e que
produzem menos resíduos (UNILUBRI, 2004), como o processo de extração por
solventes (Elashir et al, 2002; Hamad et al, 2005), ele é o adotado no Brasil.
Nos últimos anos o destino de óleos lubrificantes usados tem chamado a
atenção dos governantes e órgãos ambientais, pelo risco ambiental que ele
representa. O óleo lubrificante constitui cerca de 2% dos derivados do petróleo e é
um dos poucos que não é totalmente consumido durante seu uso. O uso
automotivo representa 70% do consumo nacional, principalmente em motores a
diesel. Durante a lubrificação dos equipamentos, a degradação termo-oxidativa do
óleo e o acúmulo de contaminantes tornam necessárias a sua troca. Além disso,
parte do óleo é queimada no próprio motor, devendo ser reposto. No processo de
troca do lubrificante, este é drenado para um tanque de acúmulo, para posterior
destino final (Carreteiro, 1998; CEMPRE, 2001).
Embora o óleo lubrificante usado represente uma porcentagem ínfima do
lixo, o seu impacto ambiental é muito grande. Ele contém metais e compostos
altamente tóxicos sendo, por isso, classificado como resíduo perigoso (classe I)
segundo norma da ABNT (Guarido, 2001). A reciclagem vem a ser o tratamento
adequado do óleo, mediante processos específicos, permitindo assim a
recuperação da parte não queimada que é separada do resíduo. O processo
ácido/argila (Bernd/Meinken), adotado no Brasil,
compreende basicamente as
seguintes etapas: (a) tratamento térmico (desidratação), (b) acidulação, (c)
decantação, (d) neutralização, (e) destilação, e (f) filtração. Ao final do processo é
produzido um volume considerável de resíduos, que são basicamente, de dois
tipos: (1) borra ácida obtida na decantação e (2) a torta de filtro (argila impregnada
com óleo). Tanto a borra como a torta de filtro, podem ser ácidas ou neutralizadas
com hidróxido de sódio (NaOH) ou com cal (CaCo3) (Carreteiro, 1998; CEMPRE,
2001). A torta de filtro é rica em argila (bentonita) e, portanto, tem potencial para
ser incorporada em massas cerâmicas.
Argilas, no estado natural ou ativado, apresentam a propriedade de
adsorver corantes presentes em óleos animais, vegetais e minerais. Por isso,
estas argilas são designadas pela indústria como “argila ou terra descorante”,
“argila clarificante” e “argila adsorvente” (Florêncio e Marques, 2000). Pelo fato
da matéria prima da indústria cerâmica ser constituída de material argiloso, estes
resíduos usados para clarificação de óleos podem ser incorporados em massas
cerâmicas,
em
quantidades
controladas
para
que
não
prejudiquem
as
propriedades finais das peças cerâmicas.
A argila usada no, processo de re-refino, para clarificação e filtragem é a
Bentonita (ou a terra fuller montmorilonítica) que é constituída essencialmente de
montmorilonita ou por outros minerais do grupo das esmectitas. As bentonitas têm
muitas aplicações industriais. A bentonita não sódica (com predominância de Ca e
Mg nos cátions trocáveis) produz argilas ativas, através de tratamento com ácidos,
e são utilizadas no branqueamento de óleos minerais, vegetais e de origem
animal. No processo acido/argila ela é usada na etapa final para descoloração do
óleo recuperado, capturando os cátions livres (Gomes, 1988; Souza Santos
1989).
O óleo lubrificante usado está contaminado com compostos orgânicos
voláteis e metais provenientes de aditivos ou do desgaste do motor. Os principais
metais encontrados no óleo usado são, Fe, Pb, Zn, Cu, As, Cd, Ag, Ba e Cr, que
podem ser determinados usando diferentes técnicas (Yang et al, 2003; Rauckyte
et al, 2005).
Uma das possíveis aplicações de resíduos oleosos é a sua incorporação
em massas cerâmicas para produção de tijolos. Vários trabalhos (Silva e
Monteiro, 2000; Souza e Holanda, 2000; Carvalho et al, 2000; Santos et al,
2002, Monteiro e Vieira, 2005) foram publicados sobre incorporação de resíduos
da indústria petrolífera em massa argilosa usada pela indústria cerâmica vermelha
para produção de tijolos. Outra opção é usar o resíduo para produzir calor
(queimar em fornos) e incorporar a cinza resultante em cimento, uma vez que ela
é uma cinza reativa apresentando propriedade pozolânica (Saikia et al, 2001).
Estas referências mostram que o referido material apresenta potencial para ser
incorporado às massas argilosas, mas, modificam a composição química dos
gases liberados durante o processo de queima do material cerâmico. Também, foi
observado que a maioria dos metais presentes no resíduo é imobilizada, não
sendo solubilizado, o que poderia acarretar problemas ambientais.
Apesar de alguns artigos citarem que o resíduo oleoso usado para clarear
óleo pode ser incorporado à massa cerâmica, somente uma publicação (Zucchini
et al, 1993) sobre a incorporação deste tipo de resíduo, usado na clarificação de
óleos hidráulicos e lubrificantes, foi encontrada no levantamento bibliográfico.
Neste trabalho foi observado que o resíduo estudado pode ser incorporado à
massa cerâmica em até 20% em massa, melhorando algumas propriedades do
material cerâmico. Além disso, foi observado que ocorre uma liberação grande de
calor, durante a queima, devido o óleo presente no resíduo, colaborando para
economia de combustível (lenha) e para o processo de sinterização do material
cerâmico. Nenhum trabalho sobre incorporação de resíduo de indústria de rerefino foi encontrado, provavelmente, porque hoje em dia o processo ácido/argila
não é usado devido os resíduos altamente poluentes produzidos. Em países
subdesenvolvidos, como Brasil, Índia, alguns países da África e dos Emirados
Árabes Unidos, ele ainda é usado (Hamad et al, 2005).
Das quatorze empresas de re-refino existentes no Brasil uma delas,
PROLUB Rerrefino de Lubrificantes, está localizada em Presidente Prudente – SP.
Neste trabalho será discutido o efeito da incorporação da torta de filtro desta
empresa em massas cerâmicas.
2.5 Pó de Vidro de Vasilhame
Com o crescimento populacional, o aumento no consumo, a utilização de
materiais descartáveis, além de outros fatores, tem aumentado o volume de
resíduos produzidos nas cidades. Hoje é reconhecida mundialmente a
necessidade de amenizar a problemática do lixo e minimizar o problema de sua
disposição, que em geral é feita em aterros sanitários que ocupam, cada vez mais,
áreas maiores. O desenvolvimento de tecnologias, ambientalmente eficientes e
seguras, para reciclagem de resíduos, que resultem em produtos com
desempenho técnico adequado e economicamente competitivo é um desafio
técnico importante (Calderoni, 2003).
Os vidros, que são consumidos pelo público em geral, em grandes
quantidades na forma de recipientes, são relativamente inertes e, portanto, não
são biodegradáveis. Em 2001 foram produzidas no Brasil 2,065 milhões de
toneladas de vidro sendo, aproximadamente, 8,5 % de uso doméstico, 43 % para
embalagens, 8,5 % vidros especiais e 40 % de vidros planos (ANUÁRIO
BRASILEIRO DE CERÂMICA, 2002). Uma significante proporção dos resíduos
municipais consiste de restos ou recipientes de vidro.
O vidro soda-cal, também chamado vidro comum representa 90% de todo
vidro fabricado no mundo. Ele é composto de areia (58% do peso); barrilha (19%);
calcário (17%) e feldspato (6%). Em 1996 o índice de reciclagem de vidro no Brasil
era de 35,09% e vinha apresentando crescimento significativo ao longo dos anos
(Calderoni, 2003).
Os vidros são constituídos basicamente de óxidos de: silício (72%) que atua
como vitrificante; potássio (0,3%); alumínio (0,7%) que aumenta a resistência
mecânica; sódio (14%) que atua como fundente, magnésio (4%) que também
aumenta a resistência mecânica e as mudanças bruscas de temperatura e cálcio
(9%) que dá resistência a ataques químicos. A concentração de cada óxido e a
composição do vidro podem variar de acordo com a cor e o tipo de vidro (Souza et
al, 2000).
Além da reciclagem, existem várias opções de reaproveitamento de resíduo
de vidros: incorporação em materiais cerâmicos (CWC, 1998, 1999; Silva e
Ribeiro, 2003; Smith, 2004; Oliveira et al, 2004; Filho et al, 2004; Bragança et
al, 2004; Pereira Filho et al, 2004; Godinho et al, 2004 e 2005; Luz e Ribeiro,
2005), para produção de cerâmica vítrea (Andreola et al, 2005; Bernardo et al,
2005; Yoon et al, 2005), em argamassas (Corinaldesi et al, 2005), em concreto e
na produção de cimento (Chen et al, 2002; Terro, in press).
O setor da construção civil é um dos maiores da economia nacional e está
presente em todas as regiões do país. A diversidade e o volume de produtos
produzidos por este macro-setor gera um grande volume de resíduos contribuindo
significantemente para a poluição ambiental (John, 2000). Por outro lado, muitos
destes produtos como, por exemplo, os materiais cerâmicos, o cimento, o
concreto, podem servir de matriz para receber resíduos, tanto os produzidos pelo
setor como os de outros setores de produção.
Devido a sua composição química básica o vidro é quase uma matéria
prima natural para os materiais cerâmicos, sendo um fundente energético que
pode substituir os feldspatos, que têm papel muito importante no processo de
sinterização.
Na incorporação em massa cerâmica, é importante ter uma mistura
homogênea entre a argila e o pó de vidro, para isso é preciso trabalhar com pó de
vidro fino (< 80
m, baseado na literatura citada abaixo) tendo em vista que,
quanto mais fino o pó de vidro melhor dispersão de suas partículas entre as
partículas de argila. Como os vidros de vasilhame apresentam em sua composição
bastante material fundente (óxidos alcalinos), o processo de sinterização e as
propriedades físicas finais do material cerâmico serão bastante influenciadas. A
reação com a argila, durante a sinterização, irá diminuir a porosidade e a absorção
de água do material cerâmico, melhorando as propriedades do produto final. Outro
efeito importante, devido à incorporação de pó de vidro, é a redução da
temperatura de queima das peças cerâmicas, induzindo a vitrificação em
temperaturas mais baixas do que a necessária para sinterizar a argila pura (CWC,
1998; CWC 1999; Silva e Ribeiro 2003).
Silva e Ribeiro (2003) estudaram o comportamento de argilas aditivadas
com feldspato e resíduo industrial de vidro em função da temperatura de
sinterização. A análise microestrutural mostrou que o vidro é um melhor fundente
que o feldspato, para as mesmas condições de sinterização. A avaliação das
propriedades físicas e mecânicas do material sinterizado mostrou que estas
propriedades dependem principalmente da porosidade presente na estrutura que,
por sua vez, está associada à influência do material fundente.
Smith (2004) estudou a incorporação de vidro moído em tijolos. Foram
adicionados 5 % e 10 % em peso de pó de vidro, na massa cerâmica, com 80 %
das partículas de vidro menores do que 80
m. Segundo o autor os resultados
mostram que houve um efeito significante na vitrificação dos tijolos e que, além da
importância do tamanho das partículas de vidro, o tipo de argila, também, tem
efeito significante nos resultados observados.
O projeto da The Waste & Resources Action Programme – WRAP (Smith,
2004), sobre o aproveitamento de vidro em tijolos, mostrou que além de outros
efeitos benéficos (redução na absorção de água, melhoria na qualidade, redução
na emissão de HF) a incorporação do pó de vidro na massa cerâmica reduz em 10
% o consumo de energia elétrica das extrusoras. Esta informação talvez seja um
dos pontos mais interessante para os ceramistas.
O resíduo de vidro triturado fino pode ser incorporado à massa cerâmica
bem como pode ser utilizado como constituinte do engobe para impermeabilizar a
superfície de peças cerâmicas, diminuindo sua porosidade superficial, e colorir
peças cerâmicas, como por exemplo, telhas (Filho e Gibo, 2004). Devido a sua
composição química, a adição de vidros à massa cerâmica causa elevação dos
teores de óxidos fundentes, responsáveis pela densificação da estrutura durante a
queima, aumentando sua resistência mecânica. Além disso, a densificação está
relacionada à diminuição na porosidade e na absorção de água pelas peças, o
que é muito importante para a produção de pisos e telhas.
Bragança e Bergmann (2004), prepararam uma massa para produção de
cerâmica branca, com pó de vidro (soda-cal) de embalagens transparente em
substituição aos fundentes (feldspatos). Os resultados mostraram que o pó de
vidro reduz a temperatura ótima de queima em 100 oC e que o vidro tem potencial
para ser empregado com sucesso em uma formulação cerâmica.
Pereira Filho et al (2004) estudaram o efeito da adição de vidro em pó na
massa usada pela indústria de cerâmica vermelha. Os resultados indicaram que
quando se aumenta o teor de vidro obtem-se uma redução sensível na absorção
de água e na porosidade do material, bem como um aumento expressivo na
resistência à flexão. Foi observado, também, que com o aumento na carga de pó
de vidro tem-se um aumento na densidade do material, tanto antes como após a
queima.
Godinho et al (2004, 2005) desenvolveram trabalho sobre incorporação de
vidro na matéria-prima usada pela indústria cerâmica vermelha. Eles observaram
que a incorporação de 6 % de pó de vidro, de três tipos diferentes, melhora as
qualidades do material cerâmico: diminui a absorção de água e aumenta a tensão
de ruptura à flexão. Por outro lado, como era esperado, a retração linear
aumentou devido ao aumento da densificação com diminuição da porosidade, das
amostras. Eles observaram também que a composição do vidro, a quantidade e o
diâmetro do pó de vidro são parâmetros que influenciam as propriedades finais do
material cerâmico. Isto ocorre porque o vidro promove a sinterização da massa
argilosa, servindo como fase líquida a medida que a temperatura aumenta.
Oliveira et al (2004) estudaram o efeito da incorporação de 3, 5, 7 e 10 %
de vidro de embalagem na massa cerâmica, que foi queimada a 950 oC, em forno
industrial e no laboratório. Segundo estes autores a retração dos corpos cerâmicos
melhorou: diminuiu as retrações de queima e de secagem e diminuiu o ponto
crítico de secagem. Para a granulometria (passagem em malha #32) do pó de
vidro usada, neste trabalho, o efeito da incorporação do resíduo, ao contrário do
primeiro trabalho citado, piorou as propriedades do material cerâmico: aumentou a
absorção
de
água
e
a
porosidade
aparente
dos
corpos
cerâmicos.
Conseqüentemente, a resistência mecânica de ruptura diminuiu.
Luz e Ribeiro (2005a e b), avaliaram o efeito da incorporação de pó de
vidro como fundente na produção de grês porcelanato. Eles observaram que a
utilização de vidro com feldspato dá maior estabilidade dimensional e melhora às
propriedades das peças; as amostras obtidas atendem as normas de grês
porcelanato e a granulometria do pó tem influência direta na resistência mecânica.
As diferenças observadas nos resultados de retração linear dos trabalhos
de
Godinho e
Oliveira se
devem, principalmente, as diferenças nas
granulometrias dos pós de vidro e da argila usada no processo de preparação dos
corpos de prova nos dois trabalhos. O trabalho de Luz e Ribeiro mostrou que a
granulometria está diretamente associado com a resistência mecânica do material
cerâmico sinterizado.
2.6Cinza de Bagaço de Cana
O interesse neste tipo de resíduo se deve ao grande volume produzido no
Brasil (Tabela 2.2) e a presença na região de várias unidades sucroalcooleira.
Além das existentes hoje, há uma previsão de que mais quinze novas unidades
serão implantadas até 2010, segundo notícias publicadas em outubro de 2005, em
o jornal “O Imparcial”, de Presidente Prudente.
Para a incorporação do resíduo à massa cerâmica é importante a sua
caracterização química e mineralógica para entendermos as reações e as fases
que serão formadas durante a sinterização. Atualmente, os resíduos de cinzas de
bagaços de cana produzidos no processo de geração de vapor são descartados
sobre o solo, juntamente com as tortas de filtro e a palha, para adubação das
próprias lavouras.
Tabela 2.2: Total de resíduos de bagaço usados nas caldeiras e produção de
cinzas na safra 2001-2002 (FIESP/CIESP, 2001).
Geração de Resíduos de
6
Bagaço (10 Ton)
Geração de Resíduos de
Cinzas (106 Ton)
Brasil
66,7
1,59
São Paulo
46,9
1,12
Segundo Hernandez et al, 1998 a cinza de bagaço de cana é constituída
principalmente de sílica (aproximadamente 70%), contendo também, carbono
residual, óxidos de cálcio, potássio, sódio e magnésio. O teor de álcalis solúveis
pode chegar a 5%. Em geral, a sílica encontrada na cinza é amorfa, apresentando
no difratograma de raios-x um halo (em torno de 23o) devido à fase vítrea e alguns
picos finos caracterizando fases cristalinas, provavelmente quartzo. Trabalhos com
essa cinza amorfa mostraram que ela apresenta atividade pozolânica, indicando a
viabilidade de sua adição ao cimento portland (Hernandez et al, 1998; Caldas et
al, 2002; Payá et al, 2002; Villar-Cociña et al, 2003). Esta é uma propriedade
importante do material que deve ser investigada, tendo em vista o volume de cinza
produzido no Brasil e as propriedades do cimento Portland Pozolânico (ACP,
2002).
Apesar do quartzo, em maior concentração, piorar as propriedades dos
materiais cerâmicos, a presença dos álcalis pode favorecer as propriedades finais
do material sinterizado. Os fundentes mais utilizados em cerâmicas são matériasprimas ricas em Na2O e K2O. Eles atuam na formação da fase líquida que
preenche os vazios na microestrutura do material contribuindo para incrementar a
densificação e reduzir a porosidade, por meio de um processo comumente
chamado de vitrificação (Vieira et al, 2004). Esses óxidos fundem formando a fase
líquida ou, em reação com a sílica, formam eutéticos (fases que se fundem) a
partir de temperaturas de aproximadamente 700 oC.
A cinza de casca de arroz também apresenta alto teor (> 70%) de
sílica amorfa e pode ser adicionada ao cimento portland para produzir cimento
pozolânico (Hernandez et al, 1998; Villar-Cociña et al, 2003; Della et al, 2001,
2005). O teor de sílica da cinza de casca de arroz (queima total) varia de acordo
com a temperatura de queima, apresentando como principais impurezas álcalis
K2O e Na2O e pequenas quantidades (< 1%) de outras impurezas como CaO,
MgO e P2O5 (Santos, 1997). Outros materiais, como por exemplo, as sílicas
oriundas da fabricação de ligas de ferro-silício ou silício metálico; as cinzas
volantes; escória de alto forno; escória de aciaria e pó de resíduos cerâmicos,
apresentam características pozolânicas (Grande, 2003). A cinza produzida a partir
de incineração de municipal (Andreola et al, 2001; Saccani et al, 2005) também
apresentam propriedade pozolânica. A escassez de minerais naturais, devido à
exploração indiscriminada de jazidas minerais, tem levado pesquisadores a
procurarem novos materiais com características pozolânicas, principalmente em
rejeitos industriais poluentes (Grande, 2003; Rocha e John, 2003).
Quintana et al (1999) avaliaram os efeitos da incorporação de cinza de
casca de arroz na produção de cerâmica vermelha. Os resultados mostram que a
adição da cinza à massa cerâmica reduziu a resistência mecânica à flexão e
aumentou a porosidade e absorção de água, ou seja, todas as propriedades
pioraram. Isso é resultado da alta concentração de sílica nesta cinza. Entretanto
esses efeitos vão depender da temperatura de queima e da argila usada na massa
cerâmica. Esses dois parâmetros vão definir a concentração de cinza que pode
ser adicionada à massa cerâmica.
A incorporação de cinzas e outros resíduos, na composição de massas
cerâmicas, é uma solução para o destino final de muitos resíduos. A influência
desta incorporação nas propriedades dos materiais cerâmicos sempre dependerá
das composições químicas e mineralógicas da cinza e da massa cerâmica.
Portanto, cada mistura poderá reagir de forma diferente mesmo que as
concentrações de cinza e de massa sejam as mesmas. Como mencionados
anteriormente, vários trabalhos têm sido realizados utilizando cinzas em
incorporação cerâmica. A incorporação de cinza de bagaço de cana não foi muito
estudada e poucos trabalhos são encontrados na literatura. Borlini et al (2005)
estudaram o efeito da granulometria da cinza de bagaço de cana de açúcar nas
propriedades de uma argila caulinítica. Eles observaram que de maneira geral, a
incorporação de cinza na argila causou decréscimo da retração linear, perda ao
fogo e resistência mecânica à flexão e aumento da absorção de água.
Eles
concluíram que a cinza, mesmo com granulometria mais fina, não contribui para
melhoria das propriedades tecnológicas da cerâmica.
O trabalho com cinza de bagaço de cana, na FCT/UNESP, esta em fase
inicial e pretende-se intensificar estudos sobre as propriedades pozolânicas e
utilização deste material como fonte de sílica. Tendo em vista uma possível crise
energética que é vislumbrada para a próxima década e o volume deste resíduo
que será produzido na região nos próximos anos, qualquer investimento em
pesquisas com este material é justificável.
2.7Materiais Cerâmicos: Cerâmica Vermelha
O texto a seguir é parte dos trabalhos publicados no Anuário Brasileiro de
Cerâmica (2002, 2004, 2005).
A indústria cerâmica tem um papel importante para a economia do país (1%
do PIB). A abundância de matérias-primas naturais, de fontes alternativas de
energia e a disponibilidade de tecnologias práticas embutidas nos equipamentos
industriais, fizeram com que as indústrias brasileiras evoluíssem rapidamente e
muitos tipos de produtos, dos diversos segmentos cerâmicos, atingissem nível de
qualidade mundial. Essa melhoria fez com que as exportações, de material
cerâmicas, crescessem rapidamente, transformando o Brasil no terceiro maior
produtor mundial deste tipo de material. Apesar da grandeza da indústria cerâmica
brasileira e de seu grande potencial, ela se apresenta bastante heterogênea
dentro do contexto da globalização. Pode-se dizer que os segmentos que melhor
se adaptaram as novas condições são os de Materiais de Revestimento, Materiais
Refratários e Louça Sanitária, que são também os mais organizados.
A Cerâmica Vermelha, também conhecida como Cerâmica Estrutural, é um
dos nove segmentos existentes neste setor industrial e desempenha importante
papel dentro do setor cerâmico, bem como, em toda a cadeia do Macro Complexo
da Construção Civil. Existem milhares de empresas espalhadas por todo o país,
produzindo, principalmente, blocos de vedação, telhas e componentes de lajes,
além de blocos utilizados em alvenaria estrutural, pisos extrudados, manilhas e
elementos vazados, também conhecidos como combogós.
As unidades produtivas são de pequeno e médio porte, utilizando, em
geral, tecnologias desenvolvidas há mais de 30 anos. Uma pequena quantidade,
porém crescente, de empresas relativamente pequenas utiliza em seus processos
produtivos tecnologias mais atuais, como sistemas semi-automáticos de carga e
descarga e fornos túneis. No global, as empresas do segmento de cerâmica
vermelha geram centenas de milhares de empregos diretos, movimentam
mensalmente milhões de toneladas de matérias-primas argilosas e faturam valores
anuais superiores a outros importantes segmentos do setor cerâmico, como por
exemplo, o de revestimento.
Os problemas mais freqüentes e mais importantes da indústria cerâmica
vermelha são de origem ambiental, econômico e de qualidade dos produtos
fabricados (Roman e Gleize, 1998). Estes problemas refletem a desorganização e
o individualismo das empresas do setor.
Nos últimos anos tem-se verificado um movimento de parte significativa dos
empresários em direção à busca da melhoria da qualidade e produtividade, via a
introdução de equipamentos mais modernos e eficientes e de um melhor controle
do processo produtivo. As associações, sindicatos, o SENAI, o SEBRAE e
universidades têm exercido papel de destaque no apoio e estímulo a essa procura
das indústrias por melhoria qualitativa e quantitativa na produção.
O setor cerâmico apresenta uma tendência à concentração de empresas
próximo de grandes reservas de matéria prima. A causa fundamental para essa
concentração geográfica de empresas é a existência de economia de escala no
processo produtivo. A procura por um novo processo produtivo ou adaptação local
de processos existentes pode levar a formação de um Arranjo Produtivo Local
(APL), mais conhecidas como pólo industrial. No estado de São Paulo existem
nove concentrações de empresas produtoras de cerâmica (Pólos Cerâmicos). O
exemplo mais característico de pólos cerâmicos que cresceram, no estado de São
Paulo, obedecendo aos moldes evolutivos duma APL, são os Pólos de Santa
Gertrudes e de Itu que produzem cerâmica de revestimento e vermelha (Anuário
Brasileiro de Cerâmica, 2005).
O SEBRAE-SP iniciou, em 2005, trabalho para a criação de um Arranjo
Produtivo Local (APL) de Cerâmica Vermelha, na Região de Presidente Prudente,
que
objetiva
alcançar
as
melhorias
procuradas
pelas
indústrias
(www.sebraesp.com.br). Participando como parceiro neste projeto, o autor deste
trabalho de Livre Docência procura dar uma contribuição à criação da APL de
Cerâmica Vermelha na região de Presidente Prudente-SP.
Em 2002 a Associação Brasileira de Cerâmica – ABC (Anuário Brasileiro
de Cerâmica, 2002) apresentou um levantamento sobre a indústria cerâmica no
Brasil, com informações sobre o segmento da cerâmica vermelha, em todas
regiões do Brasil, cujos dados são apresentados na Tabela 2.3. Estes dados
permitem vislumbrar a importância do setor na economia e na geração de
empregos.
Tabela 2.3: Dados aproximados sobre a indústria cerâmica Vermelha levantados
pela ABC, (ABC, 2002).
Número de Unidades Produtivas (empresas)
6.860
Número de Peças/Ano (bloco)
25.224.000.000
Número de Peças/Ano (telha)
4.644.000.000
Quantidade Produzida (em massa t/ano)
64.164.000
Matéria-Prima (argilas, t/ano)
82.260.000
Produção Média por Empresa (peças/mês)
Faturamento (R$ bilhões)
Empregos Diretos
363.000
4,2
214.000
A matéria prima básica da indústria cerâmica vermelha, ou estrutural, é a
argila do tipo comum, argilas plásticas, usadas na fabricação de materiais de
construção de engenharia civil, tais como, blocos, tijolos, revestimento para piso e
parede, lajotas para lajes, telhas, dentre outros. A cor vermelha que caracteriza os
produtos, e dá o nome ao setor, é resultante da oxidação de compostos de ferro
presentes ou, liberado pela argila durante a queima.
As propriedades básicas das argilas são a plasticidade e o endurecimento
quando cozida ou queimada. Estas propriedades permitem que ela seja
trabalhada facilmente, mantendo a forma das peças cruas e, após queima, a forma
escolhida permanece e o objeto torna-se resistente, térmica e mecanicamente
(Gomes, 1988; Souza Santos 1989).
A indústria cerâmico-oleira no Brasil usa processos de moldagem manuais,
por extrusão e por prensagem. As temperaturas de queima variam de 800 a 1250
o
C, conforme a natureza da argila, do produto cerâmico e do forno utilizado, e das
condições econômicas locais. Os fornos em geral queimam lenha e são,
principalmente, de dois tipos: caipira (aberto) ou abóboda. São fornos de queima
descontínua e que apresentam diferenças de temperaturas em seu interior,
resultando em diferenças de temperaturas e tempo de queima das peças,
dependendo de sua posição dentro do forno. As cerâmicas mais modernas usam
fornos de queima contínua com menores gradientes de temperatura dentro dos
fornos.
Estas argilas devem apresentar boa plasticidade para facilitar a moldagem
das peças, apresentar boa resistência mecânica quando secas, para que possam
ser manipuladas durante a fabricação. Argilas sedimentares recentes e antigas
são geralmente usadas na cerâmica vermelha. As propriedades e características
que as peças cerâmicas, secas e queimadas, devem apresentar, são
estabelecidas através de normas técnicas produzidas pela Associação Brasileira
de Normas Técnicas – ABNT (Anuário Brasileiro de Cerâmica, 2005) de acordo
com o tipo de material. Essas normas definem os parâmetros e os valores-limites
recomendados para cada material. A Tabela 2.4 apresenta os valores de
referência para algumas dessas propriedades, para alguns materiais da indústria
cerâmica vermelha (Souza Santos, 1989). Alguns destes valores já foram
modificados pela ABNT, como por exemplo, o limite máximo de absorção de água
para telhas (18%), través de normas (ABNT, 1996) publicadas após o trabalho de
Souza Santos.
Tabela 2.4: Valores-limites recomendados para algumas massas cerâmicas
(Souza Santos, 1989).
Massa Cerâmica
Tensão de
Ruptura da
massa seca a
110 oC
(valor mínimo)
Tensão de
Ruptura da
massa após
queima
(valor mínimo)
Absorção de
água da massa
após queima
(valor máximo)
Cor
Tijolos de
Alvenaria
Tijolos
Furados
Telhas
Ladrilhos de
base
Vermelha
15 kgf/cm2
25 kgf/cm2
30 kgf/cm2
25 kgf/cm2
55 kgf/cm2
65 kgf/cm2
-------------
25,0%
20,0%
< 1,0%
Vermelha
vermelha
vermelha
Vermelha sem
mancha preta
As argilas plásticas para cerâmica vermelha têm sido muito estudadas no
Brasil e muitos trabalhos têm sido publicados sobre argilas. Alguns exemplos de
trabalhos publicados, além dos já destacados no texto, que foram estudados para
o desenvolvimento do presente trabalho são listados a seguir, por região: região
Sul (Santos et al, 1994; 1995a; 1995b; Soares et al, 1998; MINEROPAR, 2000;
Tomazetti et al, 2004; Soares et al, 2004; Loyola et al, 2005a; 2005b), região
Sudeste (Souza e Souza Santos, 1964; Amarante Junior e Boutros, 1981;
Saboya et al, 1997; Vieira et al, 1998; Kozievitch et al, 2000; Cabral Junior et
al, 2001; Senna e Souza Filho, 2004; Miyahara et al, 2004; Dias et al, 2004;
Mauricio et al, 2004a; 2004b; Peçanha et al, 2005; Toledo et al, 2005), região
Centro-oeste (Sales et al, 2001; Maia et al, 2001; Domingos et al, 2001; Silva
Filho et al, 2001; Placência e Salvetti, 2001; Aranha e Franco Junior, 2004;
Bellucci et al, 2005; Chencarek et al, 2005) e região Nordeste (Queiroz et al,
1982; Macedo et al, 1996; Neves et al, 1997; Menezes et al, 2001; Souza et al,
2004; Gomes et al, 2005; Macedo et al, 2005; Bezerra, 2005). Nos últimos três
anos (2003 a 2005), somente no Congresso Brasileiro de Cerâmica, foram
apresentados e publicados mais de cento e cinqüenta trabalhos sobre cerâmica
vermelha. As revistas Cerâmica e Cerâmica Industrial e o Congresso Brasileiro de
Cerâmica, publicados e organizados pela Associação Brasileira de Cerâmica –
ABC, e o Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais - CBCIMAT,
têm sido os principais divulgadores das pesquisas e trabalhos sobre a indústria
cerâmica no Brasil. Nestes meios de divulgação científica são encontrados
dezenas de trabalhos, publicados anualmente, sobre a indústria cerâmica
vermelha.
As argilas usadas para tijolos e telhas são geralmente argilas recentes
(quaternárias) e, às vezes, terciárias, de margens de rios, lagos ou várzeas, ricas
em ferro e álcalis, de granulometria fina e contendo teor apreciável de matéria
orgânica, fatores responsáveis pela elevada plasticidade das argilas. A
composição mineralógica qualitativa em argilominerais não é fator decisivo na
determinação e/ou previsão quanto à utilização de uma argila em cerâmica
vermelha, pois argilas de diferentes composições podem produzir materiais de
construção civil que satisfazem às especificações de órgãos normatizadores,
como a ABNT (Souza Santos, 1989). A constituição mineralógica do corpo
cerâmico queimado é determinada, essencialmente, pela composição da massa
cerâmica e pelos parâmetros tempo e temperatura de sinterização (Lira et al,
1997).
A produção de tijolos e telhas depende muito das características de suas
matérias primas. Um dos principais problemas da indústria cerâmica é a falta de
homogeneidade da matéria prima. Em geral as argilas usadas pela cerâmica
vermelha são retiradas de depósitos onde elas estão distribuídas em camadas que
podem variar de composição. Por isso argilas diferentes são colocadas em
camadas em depósitos, nas cerâmicas, e deixadas para “descansar” durante
algum tempo. As camadas dos depósitos são montadas de acordo com as
características, geralmente determinadas sem critérios técnicos, das argilas
usadas. Portanto, é necessário o controle de alguns parâmetros para se obter a
composição adequada para cada produto.
Uma forma de melhorar as características das argilas é o sazonamento,
que é conhecido pelos ceramistas. O sazonamento, chamado pelos ceramistas de
“descanso”, das argilas consiste em formar pilhas de estocagem de camadas de
argilas com diferentes propriedades. Embora não sejam bem conhecidos os
mecanismos que atua durante o processo de sazonamento é observado que
ocorre uma significativa melhora nas propriedades tecnológicas de amostras
submetidas a este processo (Sanchez et al, 1996; Daidzinski et al, 2005).
2.8Propriedades e Características
É um paradigma geralmente aceito da Engenharia e Ciências dos Materiais
que a seleção dos materiais, a síntese e o processamento dá uma estrutura
interna ao produto que determina suas propriedades e, portanto, seu
comportamento para uma dada função e uso. A essência deste modelo é a
estrutura. Estes cristais não-metálicos inorgânicos e vidros se apresentam com
uma grande variedade de estruturas, propriedades e aplicações. Eles podem ser
fracos e fortes; opacos e transparentes; isolantes, condutores e supercondutores;
ter baixo e alto ponto de fusão; ser monocristalino, policristalino e compósito; ser
cristalino e vítreo; ser poroso e denso, dentre muitas outras. Eles possuem muitas
propriedades ou combinações delas que não são encontradas em outras classes
de materiais. O estudo dos materiais cerâmicos é extenso e complexo e qualquer
estudo completo de cerâmicas requer muitos anos de intenso estudo (Chiang et
al, 1997).
Duas das principais características que diferem os materiais cerâmicos, de
um modo geral, das outras classes de materiais são sua alta temperatura de fusão
(exceção para a maioria dos vidros) e sua elevada dureza. Essas características
são uma conseqüência direta das ligações químicas primárias de caráter iônicocovalente estabelecida entre os átomos que constituem os materiais cerâmicos.
Por serem bastante fortes e direcionais, essas ligações químicas requerem
temperaturas elevadas para serem rompidas e dificultam o deslocamento relativo
entre átomos visinhos, reduzindo drasticamente sua capacidade de deformação.
Os materiais cerâmicos têm proporcionado significativos avanços nos mais
variados setores, abrangendo desde áreas mais tradicionais como a de
revestimentos cerâmicos até indústrias de alta tecnologia nas áreas de
comunicação e informática. As etapas de processamento são de fundamental
importância dentro deste contexto.
Em virtude de sua alta dureza e alto ponto de fusão, que tornam muitas
vezes caras sua produção, os materiais cerâmicos geralmente são submetidos a
uma rota alternativa de processamento, na qual a peça é conformada a partir de
sistemas particulados (pós). Diversas técnicas podem ser empregadas para
conformar os pós-cerâmicos, através da movimentação e organização espacial
das partículas. Uma vez obtido o formato desejado, o compacto é submetido a
altas temperaturas com o intuito de estabelecer ligações mais fortes entre as
partículas e, assim, densificar e conferir resistência mecânica ao corpo
conformado. Tais ligações são originadas através dos diversos mecanismos de
transporte de massa em nível atômico que caracterizam o processo de
sinterização que ocorre na etapa de queima (Oliveira et al, 2000).
A indústria cerâmica vermelha é a mais tradicional e a que envolve menor
controle tecnológico na sua produção. Entretanto, tem sido observada uma
mudança e procura, por parte de muitas indústrias, por melhorias tecnológicas em
todas as etapas de produção. Esta preocupação envolve desde a etapa inicial de
preparação e homogeneização da matéria prima até o tipo de forno usado e a
forma e tempo de queimas das peças. A seguir serão apresentados alguns
parâmetros importantes, que devem ser controlados, para se obter as
propriedades finais desejadas para um determinado produto.
2.8.1
Composição Granulométrica (Diagrama de Winkler)
A composição granulométrica é um dos parâmetros de controle mais
importantes. Ela exerce papel fundamental no processamento e nas propriedades
dos diversos produtos. As argilas são compostas de materiais plásticos
(argilominerais e matéria orgânica) e materiais não plásticos (areias, silte, óxidos
de ferro e outros). Em geral estes minerais estão concentrados em frações
granulométricas diferentes sendo, portanto, importante o seu controle. A análise
granulométrica pode ser obtida através de métodos instrumentais modernos, que
fornecem uma curva contínua de tamanho de grãos, ou por peneiramento e
sedimentação, onde são obtidas as concentrações das frações areia, silte e argila.
As concentrações destas frações irão influenciar a plasticidade da amostra, o teor
de umidade, o funcionamento dos equipamentos (marombas e prensas), a
secagem e queima, a retração linear etc. O diagrama granulométrico de Winkler
(Figura 2.1 e Tabela 2.5) fornece as regiões, faixas de composição
granulométrica ideais, onde se situam os tipos de produtos da cerâmica vermelha
(Ramires et al, 1995; Pracidelli e Melchiades, 1997).
% Argila
% Areia
% Silte
Figura 2.1: Diagrama de Winkler (Pracidelli e Melchiades, 1997).
Tabela 2.5: Composição granulométrica ideal de argilas para produtos da indústria
cerâmica vermelha (Pracidelli e Melchiades, 1997).
Composição Granulométrica
(%)
Tipos de Produtos
2 m
2 a 20
20 m
m
I. Material de qualidade com dificuldade de
40 a 50
20 a 40
20 a 30
II. Telhas e capas
30 a 40
20 a 50
20 a 40
III. Tijolos furados
20 a 30
20 a 55
20 a 50
IV. Tijolos maciços
15 a 20
20 a 55
25 a 55
produção
2.8.2
O Teor de Umidade
As propriedades físico-mecânicas de cerâmicas, obtidas por sinterização de
pós, dependem fortemente da eficiência do processo de compactação, pois a
densificação do compactado a verde refletir-se-á diretamente no valor da
porosidade do produto final (Becerra et al, 2004). O teor de umidade influencia o
processo
de
compactação
e
a
densidade
a
seco
das
amostras
e,
conseqüentemente, as propriedades dos corpos cerâmicos sinterizados.
Estudando o efeito do teor de umidade e da pressão de prensagem sobre
as propriedades de revestimentos cerâmicos, de Paula et al (1997), concluíram
que: O controle da densidade da peça seca é um dos principais parâmetros de
controle de processo para a fabricação de revestimento cerâmico. Para uma
determinada massa, o teor de umidade e a pressão de compactação determinam
a densidade da peça seca. Peças com uma mesma densidade podem ser obtidas
através de várias combinações de umidade e pressão. As propriedades, módulo
de ruptura à flexão das peças secas e queimadas, absorção de água e retração
linear de queima, variam linearmente com a densidade da peça seca.
O trabalho de Becerra et al (2004) discorda do trabalho anterior e mostra
que as propriedades cerâmicas dos materiais secos e sinterizados variam de
forma não-linear, mais provavelmente de forma parabólica com o teor de umidade
da argila.
2.8.3
A Plasticidade
Plasticidade é a propriedade que um sistema possui de se deformar pela
aplicação de uma força e de manter essa deformação quando a força aplicada é
retirada. Se o sistema argila+água não fosse plástico, não seria possível fazer
tijolos por extrusão em marombas. A plasticidade em argilas é essencialmente
resultante das forças de atração entre partículas de argilominerais e a ação
lubrificante da água entre as partículas anisométricas lamelares. Pode-se admitir
que a plasticidade se desenvolve quando a argila tem água suficiente para cobrir
toda a superfície acessível dos argilominerais com uma película de água
coordenada, ou ligada, que se apresenta como um filme envolvendo as partículas
de argila e água livre, que é a água em excesso que não participa do filme. Esse
filme age como meio lubrificante facilitando o deslizamento das placas umas sobre
as outras quando uma tensão tangencial for aplicada. Essas duas águas,
expressas percentualmente em relação à massa da argila seca, são o limite de
plasticidade de Attemberg. Esse fato significa que a água age não somente como
um meio inerte para separar as partículas de argilominerais e variar as forças de
atração-repulsão entre elas, mas também, tem um papel muito ativo na
propriedade de plasticidade. Como as moléculas de água orientadas (ligada) estão
presas à superfície dos argilominerais pelos hidrogênios, elas também servem
para ligar as partículas de argilominerais entre si na forma úmida (a verde) da
argila, dando origem às várias formas da resistência mecânica da argila “verde”
(Souza Santos, 1989).
Vários fatores (minerais presentes, cristalinidade do mineral, distribuição
granulométrica, umidade, carga elétrica dos cristais, cátions trocáveis) afetam a
plasticidade (Gomes, 1988). A adição de resíduos e aditivos (Rawet e Souza
Santos, 1980), também, alteram a plasticidade das argilas. A plasticidade das
argilas é uma propriedade importante e de grande utilidade na etapa de moldagem
do material cerâmico. A plasticidade de uma massa cerâmica está associada
principalmente à fração argilosa que a compõe e tem uma importante aplicação
tecnológica, uma vez que ela indica a porcentagem mínima de umidade
necessária para alcançar a condição de plasticidade e, portanto, as melhores
condições de trabalhabilidade da massa (Campos et al, 1999; Curto et al, 2004,
Monteiro e Vieira, 2004).
2.8.4
A Temperatura de Queima: Curva de Gresificação
A queima dos corpos cerâmicos à base de argila processa-se normalmente
entre 110 e 1450 oC. As reações que têm lugar neste intervalo de temperatura são
dependentes da natureza e proporções dos minerais argilosos, da reação entre
eles durante a queima e do efeito de impurezas de minerais não argilosos. Os
produtos das reações e as temperaturas a que elas se verificam, diferem
naturalmente de composição para composição, sendo mais constante para as
composições simples (Gomes, 1988).
As fases formadas durante a queima das peças cerâmicas irão influenciar
todas as propriedades do material sinterizado. O diagrama de gresificação é a
representação gráfica simultânea das variações da absorção de água (AA) e
retração linear (RL) da peça em função da temperatura. Ele está associado com a
eficiência do processo de sinterização e fornecem informações sobre a evolução
da microestrutura do material durante a queima. Dele pode-se tirar as faixas de
temperaturas de queima, onde ocorrem formações de novas fases e nas quais
serão obtidas as propriedades desejadas para o material sinterizado (Melchiades
et al, 1996; 1997; Sánchez-Muñoz et al, 2002; Silva e Ribeiro, 2003; Monteiro e
Vieira, 2004).
2.9 Considerações Finais
Todas as informações encontradas na literatura são importantes e devem
ser consideradas, principalmente, porque embora a matéria prima usada pela
indústria cerâmica apresente composição média parecida, ela tem variações de
região para região, mesmo em locais próximos dentro de uma mesma área de
coleta. Portanto, as informações sobre uma determinada argila não podem ser
aceita para outra, mesmo que sejam parecidas. Cada material deve ser submetido
a uma seqüência de análises físicas, químicas e mineralógicas e depois a ensaios
tecnológicos para avaliar seu comportamento durante a queima e suas
propriedades cerâmicas finais. Da mesma forma a incorporação de um
determinado resíduo terá efeito diferenciado nas propriedades cerâmicas de cada
material.
Este trabalho objetiva caracterizar algumas argilas e resíduos da região de
Presidente Prudente com a finalidade de indicar as indústrias cerâmicas local que
existem possibilidades de melhorar a qualidade de seus produtos e de
desenvolver novos produtos, ou seja, visa apoiar a capacitação tecnológica deste
setor na região. A capacitação tecnológica é vista como uma qualidade do
conjunto do setor industrial, mais do que um atributo individual das empresas.
Portanto, a participação do SEBRAE é de fundamental importância na
conscientização dos empresários da necessidade de criarem um conjunto, a APL,
e trabalharem para conseguirem a capacitação tecnológica. A participação da
universidade na busca destes objetivos também é fundamental, pois ela detém os
recursos técnicos e humanos necessários para o desenvolvimento de pesquisa
aplicada que deverá ser conduzida com o propósito de adquirir novos
conhecimentos técnico-científicos visando a aplicação prática. Para atingir os
objetivos desejados é preciso uma cooperação universidade/empresa que envolve
culturas bastante diferentes e de difícil conciliação, pois as velocidades das ações
e necessidades são muito diferentes entre elas. Piva e Pacheco (1997)
publicaram um trabalho interessante intitulado “o que as indústrias de revestimento
cerâmico da região de Santa Gertrudes esperam das instituições de ensino,
pesquisa e desenvolvimento”, que pode ser adaptado para o setor de cerâmica
vermelha local como pontos iniciais de reflexão.
Sanchez et al (1996) publicaram trabalho que pode servir de base para o
melhoramento das características e homogeneidade do material produzido pelas
cerâmicas da região. Eles apresentam algumas técnicas que visam melhorar as
características e homogeneidade das argilas vermelhas utilizadas na fabricação de
placas cerâmicas de base vermelha. A produção de placas pode ser uma
inovação, sem onerar muito o processo produtivo, para a indústria cerâmica local.
O estudo sobre a incorporação de pó de vidro e cinza de bagaço de cana, do
presente trabalho, visa, além de melhorar as propriedades dos produtos atuais,
abrir a possibilidade de produção de placas para revestimento ou outros produtos.
3. MATERIAIS E MÉTODOS
Foram estudadas argilas da região e a incorporação de quatro tipos
diferentes de resíduos: lodo de ETA, torta de filtro de indústria de re-refino de óleo
lubrificante, vidro de vasilhame em pó e cinza de bagaço de cana.
3.1 Materiais
3.1.1 Argilas
As argilas in natura foram coletadas nos depósitos das cerâmicas e as
massas cerâmicas (peças cruas), na linha de produção, após prensagem ou
extrusão.
Foram coletadas amostras de argilas, para caracterização, em cerâmicas
dos municípios de: Presidente Epitácio, Teodoro Sampaio, Panorama, Martinópolis
e Indiana. Algumas destas argilas foram utilizadas para avaliar o efeito da
incorporação de resíduos em suas propriedades cerâmicas.
Inicialmente as amostras foram secas em estufa, destorroadas, passadas
em moinho de facas e submetidas à análise granulométrica (usando peneiras),
determinação de matéria orgânica pelo método de WALKLEY-BLACK (IAC, 1983;
EMBRAPA, 1979). Para identificar as principais fases da fração argila (Moore e
Reynolds, 1996; Dixon e White, 1996) foi utilizado um difratômetro universal de
raios X Carl Zeiss (HZG4/B) automatizado.
A análise textural, determinação das frações argila silte e areia, foi feita
usando o método da pipeta (IAC, 1983; EMBRAPA, 1979).
Após a secagem por 24 horas em estufa, foi adicionada água (~15 % em
peso) à massa cerâmica, para obtenção da plasticidade para prensagem. Corposde-prova (CPs) prismáticos foram obtidos por prensagem uniaxial (7 ton), usando
uma prensa manual SCHULZ e uma matriz para três CPs (60 x 20 x ~5 mm). Foi
aplicada uma pressão de compactação de, aproximadamente, 19 MPa, a cada
corpo de prova. Os corpos de prova foram preparados em triplicatas ou
sextuplicatas (especificado na discussão). Os CPs foram secos em estufa por 24
horas a 110 oC, queimados (taxa de 10 oC/min) usando um forno tipo mufla marca
EDG (Tmáx = 1200 oC), em temperaturas entre 800 e 1200 oC. As temperaturas de
queima serão especificadas nas discussões. Antes de atingir a temperatura de
queima, os CPs permaneciam por 30 minutos na temperatura de 110 oC. Todos os
corpos de prova foram medidos e pesados após prensagem, secagem e queima,
usando paquímetro e uma balança analítica.
Os ensaios tecnológicos, ver Seção 3.3, (absorção de água, porosidade,
massa específica aparente, perda de massa em diferentes temperaturas, retração
linear, resistência mecânica à flexão) das argilas e dos CPs com resíduos
incorporados, foram realizados nos laboratórios da FCT/UNESP, de acordo com a
metodologia usual (Zandonari, 1987; Souza Santos, 1989; Silva Filho, 1999). Os
ensaios de resistência mecânica à flexão (três pontos) foram realizados usando
uma máquina de ensaios mecânicos, marca EMIC.
3.1.2 Lodo de ETA
O lodo foi coletado na ETA da SABESP de Presidente Prudente-SP, a cada
mês quando os decantadores eram lavados. Durante a realização deste trabalho,
a SABESP usou, em épocas diferentes, três tipos de floculantes: (A) sulfato de
alumínio, (B) cloreto férrico e (C) policloreto de alumínio. Os resíduos obtidos em
cada caso serão adiante denominados: ETA-Al, ETA-Fe e ETA-Pol. As amostras
sempre foram coletadas no mesmo tanque de decantação, em doze locais
diferentes (no início, meio e fim do tanque), sendo coletada seis amostras de cada
lado do dreno central do tanque (Figura 3.1).
Estas amostras foram submetidas aos mesmos procedimentos realizados
com as argilas (secas em estufa, destorroadas, passadas em moinho de facas e
submetidas à análise textural e determinação de matéria orgânica). Para
determinação e quantificação de alguns metais pesados uma amostra de lodo foi
submetida à análise química por espectrometria de absorção atômica (AAS), na
UNESP de Araraquara.
Os lodos (ETA-Fe, ETA-Al) foram misturados com argila sedimentar, usada
para produzir tijolo maciço, proveniente de várzea, do município de Indiana
(denominada amostra #1), com concentrações de argila, silte e areia de: 38,2 %,
27,7 % e 34,1 %, respectivamente. Foram preparados corpos-de-prova com quatro
concentrações de lodo: 0, 10, 20 e 30%, para cada lodo. Os CPs foram queimados
em quatro diferentes temperaturas (900, 950, 1000 e 1200 oC), usando o forno tipo
mufla (Tmáx = 1200 oC), marca EDG.
(a)
(b)
(b)
Figura 3.1: (a) Foto aérea dos três decantadores da ETA/SABESP de Presidente
Prudente-SP e (b) fotografia do decantador onde foi coletado o lodo.
Os lodos (ETA-Fe, ETA-Al) foram misturados com argila sedimentar, usada
para produzir tijolo maciço, proveniente de várzea, do município de Indiana
(denominada amostra #1), com concentrações de argila, silte e areia de: 38,2 %,
27,7 % e 34,1 %, respectivamente. Foram preparados corpos-de-prova com quatro
concentrações de lodo: 0, 10, 20 e 30%, para cada lodo. Os CPs foram queimados
em quatro diferentes temperaturas (900, 950, 1000 e 1200 oC), usando o forno tipo
mufla (Tmáx = 1200 oC), marca EDG.
O lodo ETA-Pol foi incorporado a uma argila do município de Presidente
Epitácio (#3), com concentrações de argila, silte e areia de: 57,0 %, 37,0 % e 06,0
%,
respectivamente.
Foram
preparados
corpos-de-prova
com
quatro
concentrações de lodo: 0, 10, 15 e 20%. Os CPs foram queimados em quatro
diferentes temperaturas (850, 900, 1000, 1100 e 1150 oC), usando o forno tipo
mufla/EDG.
Depois de queimados todos os CPs foram submetidos aos ensaios
tecnológicos especificados na seção 3.3.
3.1.3 Torta de Filtro de Re-Refino de Óleo Lubrificante
A torta de filtro é um dos resíduos que sobra na etapa final do processo,
quando o óleo re-refinado é filtrado. Ela é constituída de argila (bentonita), óleo e
resíduos. As amostras foram cedidas pela indústria PROLUB, sediada em Pres.
Prudente.
A torta de filtro foi dividida em duas partes: (a) torta in natura (T1) e (b) torta
tratada (T2), que teve parte do óleo (~30% da massa total) extraído por método
químico. Nas duas amostras foram aplicadas as seguintes técnicas de análise
térmica: (a) termogravimetria (TGA/DTG) em fluxo de nitrogênio, de 25 à 990 oC,
(b) análise exploratória de varredura (DSC) em fluxo de nitrogênio, de 25 à 600 oC
e (c) análise termodiferencial (DTA) em fluxo de ar, de 25 à 1200 oC. Após a
caracterização térmica, as amostras T1 e T2 foram adicionadas a uma argila,
proveniente de várzeas próximas à cidade de Indiana - SP, usada na fabricação
de tijolos.
Foram preparados corpos-de- prova (CP) com aproximadamente 20g de
massa com diferentes concentrações (0%, 5%, 10% e 20%) de resíduos
incorporados. Os CPs foram queimados em duas temperaturas diferentes (900 oC
e 950 oC), com taxa de aquecimento de 10 oC\min e tempo de permanência de 1h,
e submetidos a ensaios tecnológicos
3.1.4 Pó de Vidro
Foram quebradas e trituradas, em pilão de aço, garrafas de cerveja de 350
ml, tipo “long neck” (não retornável) marrom. Posteriormente, o vidro foi peneirado
(< 0,5 mm) e triturado, com água, usando moinho de bolas (zircônia), durante seis
horas. O pó foi passado em peneiras para separar em três granulometrias
diferentes: fina (menor que 0,037 mm), entre 0,037 e 0,088 mm e entre 0,088 e
0,125 mm. As amostras (argila e vidro) foram misturadas manualmente e depois
homogeneizadas em moinho (de bolas) durante quatro horas.
O pó de vidro foi incorporado a uma massa cerâmica, de Presidente
Epitácio, usada para produzir telhas (Cerâmica Romana) nas concentrações de: 0,
5, 8 e 10 % em peso. Os corpos-de-prova foram prensados, queimados nas
temperaturas de 800, 900, 1000, 1100 e 1200 oC e submetidos aos ensaios
tecnológicos. As amostras também foram submetidas à Análise Termodiferencial ATD, que permite observar as reações e o efeito do vidro na massa cerâmica,
durante o aquecimento.
3.1.5 Cinza de Bagaço de Cana
As amostras de cinza de grelha (da caldeira) foram coletadas na Usina Alto
Alegre, em Presidente Prudente. Uma parte da cinza foi moída, com água, em
moinho de bolas, durante nove horas. A fração < 0,088 mm foi usada na
incorporação.
Foram preparados corpos-de-prova com quatro concentrações diferentes de
resíduo: 0, 5, 8 e 10%, em peso seco, de resíduo e argila para produção de telhas
(Presidente Epitácio). Os CPs foram queimados nas temperaturas de 800, 900,
1000, 1100 e 1200 oC e depois submetidos aos ensaios tecnológicos.
3.2 Métodos de Caracterização
3.2.1 Análise Textural
A análise textural foi feita com o objetivo de determinar a concentração de
cada fração (areia, silte, argila) nas amostras. Ela pode ser feita separando a
fração areia usando peneiras e depois separando as frações mais finas (silte e
argila) por centrifugação (Lei de Stokes) ou usando o método da pipeta
(EMBRAPA, 1979; Klute, 1986), sem separar as frações argila silte.
O conhecimento da concentração de cada fração é importante para saber
que tipo de comportamento a amostra apresentará durante a preparação e a
queima dos corpos de prova. A plasticidade da amostra está associada à
distribuição dimensional das partículas e está diretamente relacionada à
concentração de argilominerais (Pracidelli e Melchiades, 1997). Esta análise foi
realizada no Laboratório de Sedimentologia da UNESP/FCT.
Para determinação da composição granulométrica das argilas para
cerâmica foi utilizado o diagrama granulométrico de Winkler (Figura 2.1), cujas
faixas de concentrações ideais para cada tipo de produto estão resumidas na
Tabela 2.5 (Pracidelli e Melchiades, 1997).
A classe textural das amostras é feita usando o diagrama triangular para
classificação textural de solos (Gomes, 1988).
3.2.2 Difratometria de Raios X
Algumas argilas foram estudadas utilizando o procedimento abaixo.
Entretanto, com o defeito apresentado no difratômetro de raios X da UNESP/FCT
e o número grande de amostras (e de difratogramas), outras amostras foram
analisadas de forma simples. De forma geral, isto não prejudica os resultados
tendo em vista que as argilas da região são argilas cauliníticas, com pequena
variação nas suas composições.
Para a identificação dos argilominerais presentes foi seguido o seguinte
procedimento, usando lâminas com as amostras orientadas (Moore and
Reynolds, 1997; Dixon and White, 1996; Albers, 2002): uma amostra tem que
ser saturada com Mg (lavando a amostra várias vezes com cloreto de Mg) e
depois de analisada no difratômetro ela deve ser expandida com líquidos
orgânicos (glicerol ou etileno glicol), para verificar a presença de esmectitas
(montmorilonita), freqüentemente presente em solos da região. Outra amostra
deve ser saturada com potássio (usando cloreto de potássio) e, depois de
analisada no difratômetro deverá ser aquecida a 300 oC, analisada novamente,
aquecida a 550oC e analisada mais uma vez. Os tratamentos térmicos das
amostras saturadas com K ajudam na identificação de cloritas, argilas
interestratificadas, caulinita e mica. A forma dos picos difratados permite inferir
sobre a presença de argilas interestratificadas.
Para identificar os picos difratados nos cinco difratogramas de cada amostra
é usada a Tabela 3.1 que resume o comportamento dos picos de primeira ordem,
para os principais argilominerais, nos cinco difratogramas.
Tabela 3.1: Espaçamento interplanar (em A) dos picos de primeira ordem dos
principais argilominerais, durante os tratamentos das amostras
saturadas com Mg e K (Dixon e White, 1996).
Saturação Caulinita
K
Mica
HIV*
Vermiculita
Esmectita
Clorita
7
10
14
10 –12
10 – 14
14
7
10
14
14
14
14
7
10
14
14
18
14
7
10
10 – 14
10
10
14
------
10
10 – 14
10
10
14**
(25oC)
Mg
(25oC)
Mg
glicolado
K
(300oC)
K
o
(550 C)
* Filossilicato com camada de hidróxido incompleta (interstratificação entre as
argilas 2:1).
** O pico da clorita, em 14, tende a crescer com o tratamento a 550o C.
Este método tem sido utilizado no Laboratório de Difração de Raios X do
DFQB, da UNESP/FCT, desde 1995 (Teixeira et al., 1996, Teixeira et al., 2001).
Inicialmente foi utilizado um difratômetro universal de raios X Carl Zeiss
(HZG4/B) automatizado, radiação do cobre e monocromador curvo para a
radiação difratada. As condições de medidas foram: 40 kV e 30 mA, tamanho de
passo 0,05/0,05o, com 3 segundos por passo e varredura de 3o a 42o. Com o
defeito apresentado por este equipamento, algumas amostras foram analisadas
usando o difratômetro de raios X, marca Rigaku, do Departamento de Física da
UNESP de Bauru.
3.2.3 Análise Térmica
A análise térmica permite medir algumas propriedades físicas das amostras
à medida que sua temperatura varia. A possibilidade de estudar as reações in situ
em uma larga faixa de temperaturas torna esta técnica uma valiosa ferramenta no
estudo de argilas e materiais cerâmicos. A análise térmica diferencial (ATD)
mostra as reações (exo ou endotérmicas) que ocorrem durante a sinterização do
material cerâmico. As análises termogravimétrica e derivada (TG/DTG) mostram
as reações e temperaturas onde ocorrem variações na massa da amostra, durante
seu aquecimento (Gomes, 1988; Souza Santos, 1989; Stucki, 1990).
Os equipamentos usados foram: TG-209/FTIR (de 25 a 1000 oC) marca
NETZSCH e o DTA – 1600 marca TA – Instruments (de 25 a 1200 oC). Estas
análises foram realizadas no Laboratório de Análise Térmica do DFQB da
UNESP/FCT).
3.2.4 Análise Química
Como a UNESP/FCT não dispõe de equipamentos de análise química,
somente os resíduos foram submetidos a esta analise. O lodo de ETA foi
analisado, para determinar a presença de metais pesados, usando um
Espectrômetro de Absorção Atômica (marca Perkin-Elmer) na UNESP de
Araraquara e o pó de vidro e a cinza de bagaço de cana foram analisados usando
um Espectrômetro de Fluorescência de Raios X, marca Oxford, pela ZAF
Sistemas.
A matéria orgânica foi determinada pelo método de titulação de WALKEYBLACK proposto pelo Instituto Agronômico de Campinas – IAC, para solos (IAC,
1983; Sparks, 1996).
3.3 Ensaios Tecnológicos
Os ensaios tecnológicos descritos a seguir são os mais usados nas
caracterização dos materiais da indústria cerâmica vermelha (Zandonari, 1987;
Souza Santos, 1989; Silva Filho, 1999; Zanfolim, 2002).
3.3.1 Retração Linear (RL)
A retração linear (também pode ocorrer dilatação) pode ser de secagem, de
queima (durante a sinterização) ou total, envolvendo as duas anteriores. Ela é
obtida através das medidas dos comprimentos dos corpos de prova após
prensagem, após secagem e após queima, que fornecem a variação no
comprimento de cada amostra.
No caso da RL de queima, determina-se a variação percentual das
dimensões lineares dos corpos de prova usando a equação:
RLQ (%) (C S
CQ )
100
CS
onde:
CQ é o comprimento do corpo de prova após a queima;
CS é o comprimento do corpo de prova seco em estufa.
3.3.2 Perda de Massa ao Fogo (PF)
A perda de massa ao fogo é a diminuição percentual da massa do corpo
de prova queimado (mQ) em relação à massa do corpo de prova seco (mS) em
estufa. Ela é calculada usando a equação:
PF (%) 100
(mS
mQ )
mS
3.3.3 Resistência Mecânica à Flexão (RMF)
O módulo de ruptura à flexão (três pontos) exprime a tensão máxima em
um material não-dúctil, no caso dos corpos de prova cerâmicos, como sendo a
tensão na fibra externa, num carregamento em três pontos, levando em conta as
suas dimensões externas. O módulo de ruptura à flexão depende da distribuição
granulométrica e da composição mineralógica da argila.
Para os testes de determinação dos módulos de ruptura à flexão dos
corpos de prova após a queima, serão utilizados três corpos de prova por amostra,
tendo como resultado final a média destes testes. As medidas são feitas usando
um flexômetro, marca EMIC, modelo DL 2000 com dispositivo para ensaios de
flexão. O corpo de prova é colocado sobre dois apoios, distantes 40 mm um do
outro, de forma que a ruptura ocorra no meio do CP, em seções perpendiculares
ao comprimento dos mesmos.
O aparelho é programado para aplicar ao corpo de prova uma pressão de
2
1 N/mm por segundo, até atingir a ruptura total do corpo. A área (espessura e a
largura do corpo de prova) da seção reta do CP, no ponto de aplicação da força, é
fornecida ao programa à cada ensaio. Ao terminar o ensaio o programa fornece a
tensão de ruptura em Kgf/cm2 e a força aplicada em Kgf.
Força Aplicada
CP
3.3.4 Massa Específica Aparente (MEA)
Massa específica aparente é a massa por unidade de volume aparente. O
volume inclui os vazios permeáveis e impermeáveis contidos no material. Então:
MEA(%)
M
VA
Onde:
M é a massa da amostra
VA é o volume aparente da amostra.
Para a obtenção das massas é usada uma balança analítica e para a
obtenção do volume aparente é usado o processo da balança hidrostática,
descrito a seguir.
O método se baseia no princípio de Arquimedes sobre o empuxo. A
balança hidrostática usada consiste numa balança eletrônica de prato, com alguns
acessórios.
Segundo Arquimedes (Halliday et al., 2003), todo corpo, total ou
parcialmente, imerso em um fluido em equilíbrio, recebe desse fluido uma força
vertical de baixo para cima, com intensidade igual ao peso do fluido deslocado
pela imersão do corpo.
Com base no princípio de Arquimedes descrito acima, o volume aparente
do corpo de prova é obtido de forma indireta, da seguinte maneira:
a) os corpos de prova queimados serão saturados, com água, através de
imersão e fervura, para que a água preencha seus poros permeáveis e
seus poros abertos;
b) com o auxílio da balança hidrostática será determinado o peso dos corpos
de prova imersos em água (Pi);
c) os corpos de prova ao serem retirados do recipiente com água, serão
pesados com o auxílio de uma balança analítica, a fim de terem seus pesos
úmidos determinados (Pu);
d) subtraindo o peso úmido do peso imerso obtem-se o módulo do empuxo
que atua sobre o corpo de prova imerso em água (E = Pu - Pi).
e) Conhecendo-se o peso específico do líquido utilizado (água destilada) e
usando a definição de empuxo, calcula-se o volume aparente VFd de cada
corpo de prova:
E
F
VFd g
Onde:
E é o módulo do empuxo;
VFd é o volume aparente do corpo de prova, em cm3, que é numericamente igual
ao volume de fluido deslocado pelo corpo de prova saturado e submerso;
F
é a densidade do fluído (água);
g é a aceleração da gravidade do local onde o experimento foi realizado.
Então decorre que:
VA
VFd
(mu
mi )
Onde:
VA é o volume aparente (cm3);
mu é a massa úmida;
mi é a massa imersa (g).
Finalmente, após a obtenção do volume aparente, será calculada a massa
específica aparente (MEA) dos corpos de prova, através da equação dada acima.
3.3.5 Absorção de Água (AA)
A absorção de água é determinada pelo quociente entre a massa do corpo
de prova úmido (mu), saturado de água e sem excesso superficial, pela massa
dele seco (mS) em estufa a 110 oC, por vinte quatro horas.
AA(%)
(mu
mS )
mS
100 .
3.3.6 Porosidade Aparente (PA)
A porosidade aparente é dada pela razão entre o volume de poros abertos
(Vpa), ou seja, a massa úmida menos a massa seca (mu – mS) pelo volume
aparente VA (mu – mi), onde mi é a massa do corpo de prova imerso (ver MEA).
Então:
PA(%)
(mu mS )
100
(mu mi )
Todos os ensaios tecnológicos, descritos acima, foram realizados nos
laboratórios do DFQB/FCT/UNESP.
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Os resultados deste trabalho serão apresentados em três partes, a saber:
(1) caracterização das argilas e massas cerâmicas, (2) caracterização dos
resíduos e (3) resultados da incorporação de resíduos. No final de cada parte será
apresentada uma conclusão parcial, que serão sintetizadas na conclusão final.
4.1 Caracterização das Argilas e Massas Cerâmicas
É preciso ressaltar aqui que a numeração apresentada para cada amostra,
neste trabalho, não é a mesma observada nos difratogramas, por considerar que
uma análise dos resultados por área de coleta seria mais interessante que na
seqüência das amostras estudadas. Como foram feitas várias coletas de
amostras, em épocas diferentes, esta separação nos pareceu mais adequada.
4.1.1
Panorama
O estudo de argilas das cerâmicas da região de Presidente Prudente-SP,
na FCT/UNESP, teve início em 1993 (Almeida et al., 1994). As argilas estudadas
eram as usadas pelas cerâmicas da região de Panorama - SP e foram coletadas
em “barreiros” nas margens do rio Paraná (Figura 4.1), antes do alagamento pela
represa da UH Porto Primavera. Os materiais recolhidos na área de extração
recebem nomes, sem qualquer conotação técnico-científica, associados às
características de cor, utilização e textura (obtida pelo tato) do material. As
amostras analisadas são denominadas, pelos ceramistas, como: (1) barro para
tijolos, (2) amostra da estrada, (3) gema de ovo, (4) terrinha, (5) chicletão, (6)
barro para telha, (7) S1/2 Fazenda São Jorge e (8) S1 Fazenda São Jorge (Figura
4.2).
Figura 4.1: Local de coleta de argila nas margens do Rio Paraná, em PanoramaSP.
Figura 4.2: Fotografia das oito amostras analisadas.
As concentrações das frações argila, silte, areia, da matéria orgânica e
classificação textural são apresentados na Tabela 4.1. Estes resultados mostram
que as amostras #2 (estrada) e #4 (terrinha), denominadas de “argila magra” e
usadas para misturar com as outras, apresentam as menores concentrações de
argila. Todas as outras apresentam altas concentrações (> 58%) de argilas e baixa
concentração de areia. De acordo com o diagrama de Winkler (Pracidelli e
Melchiades, 1997) todas as amostras se encaixam na faixa de composição
granulométrica de materiais de qualidade com dificuldade de produção. A amostra
#2 (estrada) se aproxima da faixa de composição granulométrica adequada para
produção de telhas e capas. A amostra #5 (chicletão) é uma amostra escura e
recebe esta denominação devido a sua alta plasticidade associada à argila e a alta
concentração de matéria orgânica. Estes resultados estão de acordo com os
apresentados no Estudo de Impacto Ambiental (CESP, 1994) e as argilas
estudadas se encaixam dentro das quatro categorias apresentadas naquele
trabalho.
Tabela 4.1: Concentrações das frações argila, silte, areia, da matéria orgânica (M.
O.) e classe textural das amostras de Panorama-SP.
Composições
granulométricas (%)
Amostras #
Argila
Silte
Areia
M. O.
Classificação
1. Barro para Tijolo
78,60
21,20
0,20
3,32
Muito Argiloso
2. Estrada
42,33
27,68
29,99
0,27
Argila
3. Gema de Ovo
61,00
37,61
1,39
1,57
Muito Argiloso
4. Terrinha
42,66
52,38
3,96
0,80
Argila Siltosa
5. Chicletão
58,00
39,65
2,35
11,68
Argila
6. Barro para Telha
67,80
32,03
0,17
1,13
Muito Argiloso
7. S1/2
58,33
42,10
0,57
1,08
Argila
8. S1
62,66
34,11
2,93
0,80
Muito Argiloso
Devido a problemas técnicos, somente a amostra #1 (tijolo) foi analisada
para identificação dos argilominerais presentes. Os cinco difratogramas da fração
argila (Figura 4.3) mostram que a argila predominante é a caulinita, bem
cristalizada, confirmada pelo desaparecimento dos picos (7 e 3,5 A) na amostra
saturada com potássio e queimada a 550 oC. Além da caulinita foram identificadas
a presença de mica (10 e 5 A) que aparece em todas as amostras, quartzo (3,3 A)
muito fino (picos largos), gibsita (4,9 A) que desaparece após o aquecimento das
amostras saturadas com potássio, e vermiculita (14 A) cujo pico muda para 10 A
após aquecimentos e não muda para 18 A quando a amostra, saturada com
magnésio, é glicolada. A predominância da caulinita e a presença dos outros
argilominerais e minerais eram esperadas nesta argila, tendo em vista que esta
região está localizada sobre a bacia sedimentar do rio Paraná, onde a composição
mineralógica das argilas é dominada pelo grupo das caulinitas (Moniz e Carvalho,
1973; Carvalho et al., 1993; Motta et al., 1993).
Figura 4.3: Difratoramas de raios X da amostra (#1) de barro para produção de
tijolo.
Segundo os ceramistas de Panorama a produção de telha é muito
prejudicada pela formação de trincas, chegando algumas vezes a perder fornadas
completas (20.000 peças). A alta concentração da fração argila e a presença de
vermiculita, argila expansiva do tipo 2:1 que sofre alterações em suas distâncias
basais quando é queimada, são os mais prováveis responsáveis pelas trincas que
aparecem nas peças sinterizadas.
Embora só tenha sido feito o difratograma de raios X de uma amostra, as
argilas desta região (bacia sedimentar do rio Paraná) são cauliníticas com
presença de mica e quartzo fino. A alta concentração de argila observada indica
que estes “barros” devem ser misturados com argila fraca para diminuir as perdas
de produção e aumentar o tempo de vida das reservas.
Em 1998 o lago da Usina Hidrelétrica de Porto Primavera já estava sendo
formado e a CESP já vinha retirando argila, das áreas que seriam alagadas, e
formando depósitos previstos para durar aproximadamente dez anos. Neste ano
foi iniciado um novo estudo sobre as argilas das cerâmicas da região e foram
coletadas novas amostras de argilas que vieram dos depósitos (Teixeira et al.,
2000).
Em Panorama foi coletada, numa das indústrias da cidade, uma massa
cerâmica (peça extrudada crua) usada para produção de tijolo de oito furos. As
argilas usadas nas cerâmicas já eram retiradas dos depósitos construídos pela
CESP (Figura 4.4). Estes depósitos imensos eram formados com diferentes tipos
de argilas retiradas de vários pontos das reservas. Portanto, eles eram
constituídos de misturas de argilas diferentes. Estes depósitos, já estavam
“descansando” ao relento há algum tempo (mais de um ano) e já haviam sofrido os
efeitos de sazonamento. Como citado na revisão bibliográfica, este sazonamento
da argila (Gaidzinski et al., 2005) melhora as propriedades tecnológicas de
queima das amostras, mesmo para um período curto de seis meses.
Figura 4.4: Depósito de Barro financiado pela CESP.
Esta argila apresentou uma composição diferente do trabalho anterior (38 %
de argila, 48,1 % de silte e 13,9 % de areia) e foi classificado como sendo Franco
Argiloso. De acordo com o diagrama de Winkler (Figura 2.1 e Tabela 2.5) esta
massa cerâmica tem muita argila e pouca areia para a produção de tijolos furados,
estando mais próxima da faixa de composição indicada para produção de telhas
(Pracidelli e Melchiades, 1997).
A Figura 4.5 mostra os difratogramas de raios X da amostra de Panorama.
Neles podem ser identificadas os mesmos minerais, observados no trabalho
anterior: caulinita (7 e 3,5 A) é a fase majoritária, mica (10 e 5 A), gibsita (4,9 A),
quartzo (3,3 A), vermiculita (14 A ) e óxido de ferro (goetita e/ou hematita).
4.1.2
Presidente Epitácio
Foram estudadas cinco amostras: duas massas cerâmicas (peças cruas) de
tijolo de oito furos, uma massa cerâmica de tijolo maciço, uma massa cerâmica de
telha Romana e uma amostra de argila retirada na Lagoa São Paulo, na margem
do Rio Paraná. A Tabela 4.2 mostra os resultados das concentrações das frações
(argila, silte e areia), da matéria orgânica e a classificação de cada amostra.
Figura 4.5: Difratogramas da amostra de Panorama (valores em angstrons, A).
Usando o diagrama de Winkler (Figura 2.1 e Tabela 2.5), novamente é
observado que as amostras apresentam baixa concentração de areia (< 20%) e,
com exceção da amostra #1, todas possuem um teor elevado de argila (> 50 %). A
amostra da Lagoa São Paulo apresentou a maior concentração de argila.
Portanto, todas elas devem ser misturadas com argila magra para obtenção de
uma massa cerâmica dentro da faixa ideal para cada tipo de peça, resultando
numa economia de matéria prima. A amostra de telha (#5) tem composição
próxima da recomendada pelo diagrama. A amostra #1 (para tijolo maciço) tem
composição dentro das faixas recomendadas para produção de telhas ou capas
cerâmicas, materiais de maior valor agregado do que o tijolo maciço.
As concentrações de matéria orgânica, que também colabora na
plasticidade da amostra, apresentam valores próximos (de 4,53 a 6,18), sendo que
o menor valor é o encontrado na massa cerâmica para telha. Este resultado é
importante, pois a presença de M. O. está associada à formação de poros e é
prejudicial para a telha, pois aumenta a absorção de água, que é um parâmetro
importante para a qualidade das telhas.
Tabela 4.2: Concentrações das frações (argila, silte, areia) e classificação das
amostras de Presidente Epitácio-SP.
Amostra
Argila
Silte
Areia
M.O.
Classificação
#
(%)
(%)
(%)
(%)
1. Tijolo Maciço – peça crua
37,4
36,2
26,3
6,18
Franco Argiloso
2. Argila da Lagoa São Paulo
66,3
27,2
06,5
5,98
Muito Argiloso
3. Tijolo 8 Furos – peça crua
57,0
37,0
06,0
5,57
Argila
4. Tijolo 8 Furos – peça crua
53,5
43,0
03,5
5,71
Argila Siltosa
5. Telha Romana – peça crua
42,8
38,4
18,8
4,53
Argila Siltosa
As Figuras 4.6 a 4.10 mostram os difratogramas de raios X das cinco
amostras de P. Epitácio. Os difratogramas mostram que, além da fase majoritária
caulinita, todas as amostras têm em sua composição mica, esmectita, quartzo,
gibsita,
óxido
de
titânio,
goetita
e,
provavelmente,
hematita
e
argilas
interestratificadas (HIV) (Dixon e White, 1997). O que se observa é que as
composições destas argilas são muito parecidas com as de outros locais na
região. Como foi apresentado na bibliografia, as argilas da região são
predominantemente cauliníticas e, em geral, possuem estes minerais em suas
composições.
Figuras 4.6: Difratograma da amostra #1 (tijolo maciço) de Presidente Epitácio.
Figuras 4.7 Difratograma da amostra #2 (Lagoa São Paulo) de Presidente
Epitácio.
Figuras 4.8 Difratograma da amostra #3 (tijolo 8 furos/argila) de Presidente
Epitácio.
Figuras 4.9 Difratograma da amostra #4 (tijolo 8 furos/argila siltosa) de Presidente
Epitácio.
Figuras 4.10 Difratograma da amostra #5 (telha romana) de Presidente Epitácio.
4.1.3
Teodoro Sampaio
Teodoro Sampaio é um município localizado na região do Pontal do
Paranapanema, entre os rios Paranapanema (divisa com o estado do Paraná) e
Paraná (divisa com o Mato Grosso do Sul). As argilas usadas pelas cerâmicas
desta região são coletadas em áreas próximas ao Rio Paranapanema e de
depósitos de argilas, feitos antes do alagamento das margens do rio pela Usina
Hidroelétrica de Rosana.
Foram estudadas sete amostras: três amostras de argila e quatro de
massas cerâmicas (peças cruas), todas coletadas em cerâmicas diferentes. A
Tabela 4.3 mostra a composição das frações e a classificação das amostras de
Teodoro Sampaio. Nela pode ser observado que: as amostras #4 e #6, usadas
para produzir tijolos de oito furos, têm composição dentro da faixa indicada para
produção de telhas; as amostras de argilas #1, #2 e #5 e as amostras de tijolos #3
e #7 apresentam concentrações de argila muito altas, na faixa de materiais de
qualidade com dificuldade de produção. As concentrações de silte estão dentro
das faixas para produção de telhas e tijolos e as concentrações de areia são muito
baixas nas amostras #1, #2 e #3. Todas as amostras devem ser misturadas com
material magro, resultando em economia de material argiloso.
Tabela 4.3: Concentração das frações argila, silte, areia e a classificação das
amostras de Teodoro Sampaio-SP.
Amostra #
Argila
Silte
Areia
M. O.
Classificação
(%)
(%)
(%)
(%)
1. Argila – Herling
49,4
47,5
03,1
5,53
Argila Siltosa
2. Argila – São Carlos
45,7
49,7
04,6
5,10
Argila Siltosa
3. Peça Tijolo – Sta Cruz
43,3
39,1
17,6
5,51
Argila
4. Peça Tijolo – Carlos
36,3
37,1
26,5
5,62
Franco Argiloso
5. Argila – Asa Branca
43,9
36,4
19,6
5,53
Argila
6. Peça Tijolo – Francisco
39,1
34,1
26,7
6,12
Franco Argiloso
7. Peça Tijolo – Aloísio
43,1
35,7
21,2
6,03
Argila
Os difratogramas de raios X destas amostras (Figuras 4.11 a 4.17)
mostram que caulinita é a fase majoritária em todas as amostras. Argilas do tipo
2:1 presentes pertencem ao grupo da montmorilonita (pico difratado em 14 A
muda para 18 A quando glicolado) e da clorita (pequeno pico em 14 A na amostra
tratada a 550 oC). Mica, quartzo, gibsita, óxidos de ferro e de titânio, também são
identificados nas amostras (Dixon e White, 1997).
Figuras 4.11 Difratograma de argila, amostra #1 (Herling), de Teodoro Sampaio.
Figura 4.12 Difratograma de argila, amostra #2 (São Carlos), de Teodoro
Sampaio
Figura 4.13 Difratograma de massa cerâmica, amostra #3 (Sta. Cruz), de Teodoro
Sampaio.
Figura 4.14 Difratograma de massa cerâmica, amostra #4 (Carlos), de Teodoro
Sampaio.
Figura 4.15 Difratograma de argila, amostra #5 (Asa Branca), de Teodoro
Sampaio.
Figura 4.16 Difratograma de massa cerâmica, amostra #6 (Francisco), de Teodoro
Sampaio.
Figura 4.17: Difratograma de massa cerâmica, amostra #7 (Aloísio), de Teodoro
Sampaio.
4.1.4 Indiana e Martinópolis
As cidades de Indiana e Martinópolis estão localizadas a aproximadamente
15 e 25 km, respectivamente, de Presidente Prudente, ao longo da rodovia Assis
Chateaubriand. Além de olarias e cerâmicas, existem nestas cidades fabricas de
filtros de barro e cerâmica artesanal, que produzem vasos e potes. As argilas
usadas pelas indústrias são retiradas de reservas de varjão (terrenos baixos com
grande umidade), próximas destas cidades. Uma das amostras (denominada barro
do Maurício) foi retirada de local seco e é chamada pelos ceramistas de taguá.
Segundo Souza Santos (1989) taguá é um folhelho argiloso de granulometria
muito fina (sedimento) e de coloração variada.
No total foram estudadas nove amostras: cinco barros da região, um barro
para pote (peça crua), um taguá, uma argila denominada “torba” e uma argila
usada para pintar de vermelho (rica em goetita que se transforma em hematita
durante a queima) os potes. A Tabela 4.4 dá as porcentagens das frações
granulométricas, da matéria orgânica e a classificação textural de cada amostra. A
“torba” é a camada superior do depósito de argila de várzea, apresentando maior
concentração (9%) de matéria orgânica.
De acordo com o diagrama de Winkler (Pracidelli e Melchiades, 1997) as
amostras #1 e #8 apresentam porcentagem das frações que se encaixam dentro
da faixa ideal para produção de telhas e capas. Todas as outras amostras
apresentam alta concentração de argila. As concentrações de argila nas amostras
#3, #6, #7 e #9 estão acima de 50 % e as amostras #2, #4 e #5 se encaixam
dentro da faixa de composição para materiais de qualidade com dificuldade de
produção (argila entre 40 e 50%). As amostras #5 e #6 foram coletadas, dentro da
propriedade da cerâmica (C. Valentim), em épocas e locais diferentes. A amostra
#4, usada para “pintar” os filtros de vermelho durante a queima, foi coletada em
outra região, longe das reservas das argilas estudadas.
Devido a problemas técnicos com o difratômetro de raios X a análise
difratométrica foi feita somente das cinco primeiras amostras (Figuras 4.18 a
4.22). Todas amostras apresentam a caulinita como o principal argilomineral
presente e, em menor concentração, mica, esmectitas, quartzo, óxidos de ferro e
de titânio. Os difratogramas da amostra #1 mostram a presença de uma caulinita
com baixa cristalinidade (picos largos e mal definidos) e a amostra #4 apresenta
um pico bem definido em 4,17 A que caracteriza a goetita. Uma camada fina desta
argila (na forma de barbotina) é depositada sobre as peças de filtro, após a
secagem. Durante a queima a goetita se transforma em hematita, dando a
coloração vermelha forte para os “filtros de barro”.
Tabela 4.4: Porcentagem das frações granulométricas e classificação textural das
amostras de Indiana e Martinópolis-SP.
Amostra #
Argila
Silte
Areia
M. O.
Classificação
(%)
(%)
(%)
(%)
1. Indiana – Argila Bairro 7 Copa
38,2
27,7
34,1
5,29
Franco Argiloso
2. Indiana – Massa Peça (Filtro)
49,0
34,4
16,5
5,00
Argila
3. Indiana – Argila Vila Martins
61,7
29, 4
08,8
3,67
Muito Argiloso
4. Argila – Barro Amarelo – Pintura
49,2
22,2
28,5
6,49
Argila
5. Martinópolis – Barro Valentim I
46,6
34,5
18,8
4,40
Argila
6. Martinópolis – Barro Valentim II
51,6
19,2
22,1
4,8
Argila
7. Martinópolis – Torba Valentim
53,8
19,7
18,5
7,1
Argila
8. Martinópolis – Taguá Maurício
36,0
28,2
31,0
9,0
Franco Argiloso
9. Martinópolis – Valentim Peça
57,6
17,3
18,5
6,6
Argila
Devido à alta concentração de argila na matéria-prima usada, os ceramistas
costumam misturar este material da região, denominado por eles de argila “forte”,
com argilas “fracas” trazidas de outras regiões.
Figuras 4.18 Difratograma de argila, amostra #1 (7 Copa), de Indiana.
Amostra #2 Indiana
Figuras 4.19 Difratograma de massa cerâmica, amostra #2 (filtro), de Indiana.
Amostra #3 Indiana
Figuras 4.20 Difratograma de argila, amostra #3 (Vila Martins), de Indiana.
Amostra #4 Indiana
Figuras 4.21 Difratograma de argila, amostra #4 (pintura), de Indiana.
Figuras 4.22 Difratograma de argila, amostra #5 (Valentin I), de Martinópolis.
4.1.5 Ensaios Tecnológicos das Argilas e Massas Cerâmicas
Os
resultados para
as argilas
com resíduos incorporados serão
apresentados adiante. Com exceção às argilas usadas para incorporação de
resíduos, as demais e as massas cerâmicas caracterizadas foram sinterizadas na
temperatura de 855 oC, que é a temperatura aproximada de queima das cerâmicas
da região.
Os resultados dos ensaios tecnológicos, para todas as amostras, são
apresentados na Tabela 4.5. Nela é observado que o maior valor de retração
linear de secagem é 1,44% e de queima é 2,94%, sendo que doze amostras
apresentam retração linear de queima menor que 1%. Algumas amostras sofrem
dilatação em lugar de retração linear. A absorção de água é menor que 18% para
doze amostras e a resistência mecânica à flexão é maior do que 2 MPa para
quinze amostras. Destas, quatro apresentam valores maiores do que 10 MPa.
4.1.6 Conclusões
As matérias-prima usadas nas cerâmicas apresentam a caulinita como fase
predominante além de mica, gibsita, esmectitas e minerais não-plásticos.
Elas apresentam em geral alta plasticidade (argila gorda ou forte) com
concentrações variadas de silte e areia fina. É comum a presença de óxidos e/ou
hidróxidos de ferro que definem a cor dos produtos da indústria cerâmica
vermelha. Entretanto, também foram encontradas “argilas” que não possuem
óxidos (ou hidróxidos) de ferro em sua composição mineralógica, resultando em
peças queimadas de cor clara (creme ou amarelada), como algumas das regiões
de Teodoro Sampaio e Martinópolis. Estas argilas podem ser usadas para
produção de material de maior valor agregado.
Amostras coletadas em épocas diferentes mostram que elas não
apresentam homogeneidade composicional, mesmo as retiradas em locais
próximos ou mesmo dentro do mesmo depósito (barreiro). Um controle da
homogeneidade destas argilas pode resultar em produtos de melhor qualidade
final.
A composição mineralógica e as propriedades tecnológicas (resistência
mecânica à flexão maior que 10 Mpa e retração linear de queima menor que 1%)
de algumas das argilas estudadas mostram que elas têm potencial para produção
de placas cerâmicas.
Tabela 4.5 Resultados dos ensaios tecnológicos para as amostras caracterizadas.
#
01
02
03
04
05
06
07
08
09
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
Cidade
Retração % Retração % A. A.
T.R.
Linear 110 C Linear 855 C
%
(kgf/cm2)
Panorama
0.50
1.48
18.3
91.4
Pres. Epitácio
0.11
-0.17
16.2
34.0
Pres. Epitácio
1.14
1.72
32.3
126.2
Pres. Epitácio
0.78
2.03
20.2
143.4
Pres. Epitácio
0.58
2.94
22.3
149.0
Pres. Epitácio
0.31
2.57
16.6
42.4
Teodoro Sampaio
0.42
1.27
18.5
106.5
Teodoro Sampaio
0.17
0.67
19.5
56.3
Teodoro Sampaio
0.08
0.58
16.8
33.7
Teodoro Sampaio
0.17
0.36
17.9
21.8
Teodoro Sampaio
0.25
0.34
18.6
31.5
Teodoro Sampaio
0.25
0
16.9
18.8
Teodoro Sampaio
0.38
0.38
15.5
33.3
Indiana
0.39
-0.17
15.5
13.0
Indiana
1.44
1.80
14.9
50.7
Indiana
1.42
2.53
20.5
48.9
Barro Amarelo
0,29
0.83
26.8
3.3
Martinópolis I
0,13
0.73
17.9
17.1
Martinópolis II
--0,17
15,3
---Martinópolis Torba
--1,26
23,6
---Martinopolis Taguá
--0,99
17,5
---Martin. Massa Tijolo
--1,10
15,0
---OBS: As amostras 19 a 22 foram queimadas a 850 oC.
T.R.
(MPa)
8,96
3,33
12,40
14,10
14,60
4,16
10,40
5,52
3,31
2,14
3,09
1,84
3,27
1,27
4,98
4,80
0,32
1,67
1,60
1,52
0,35
5,50
4.2 Caracterização dos Resíduos
Foram caracterizados quatro resíduos, lodo de ETA, torta de filtro de
indústria de re-refino de óleo combustível, vidro de vasilhame em pó e cinza de
bagaço de cana.
4.2.1 Lodo de ETA
Durante a realização deste trabalho, a SABESP usou, em épocas
diferentes, três tipos de floculantes: (A) sulfato de alumínio (ETA-Al), (B) cloreto
férrico (ETA-Fe) e (C) policloreto de alumínio (ETA-Pol).
As amostras de lodo de ETA-Fe e ETA-Al foram coletadas para o mesmo
trabalho (Souza et al, 2002), mas em épocas diferentes (no mesmo ano). Os
lodos (ETA-Fe, ETA-Al) foram misturados com argila sedimentar (amostra #1,
Tabela 4.4), usada para produzir tijolo maciço, proveniente de várzea do município
de Indiana. Esta argila foi classificada como sendo material do tipo franco argiloso
(38,2% de argila, 27,7% de silte e 34,1% de areia), com 5,3% de matéria orgânica
e limite de plasticidade de 22,2% (este valor baixo do LP indica a predominância
de caulinita e/ou mica) (Souza Santos, 1989). A amostra de lodo ETA-Pol,
coletada mais recentemente (Teixeira et al., 2004), foi misturada com uma argila
(amostra #3, Tabela 4.2) para fabricação de tijolo furado, proveniente das margens
do rio Paraná, foi classificada como sendo material do tipo argila (57,0% de argila,
37,0% de silte e 06,0% de areia). A Tabela 4.6 mostra os valores médios das
concentrações das frações granulométricas (argila, silte, areia) e da matéria
orgânica, para as duas argilas e os dois lodos.
Como o lodo ETA-Pol foi coletado mensalmente, as concentrações das
frações (argila, silte, areia) e da matéria orgânica são apresentados graficamente.
A Figura 4.23 apresenta a porcentagem média (para três repetições) mensal de
areia, argila, silte e matéria orgânica nas amostras da ETA.
De acordo com o digrama de Winkler, estas amostras apresentam
concentrações de argila (> 30%) maior que a faixa recomendada para fabricação
de tijolos. As concentrações de areia e silte oscilam entre valores acima e abaixo
dos valores limites. A concentração de matéria orgânica é alta (~29%) e variou
pouco no período de coleta.
Tabela 4.6: Valores médios da análise granulométrica das amostras de lodo e de
argila, usadas como receptores do lodo.
Amostra
Argila
Silte
Areia
M. O.
(%)
(%)
(%)
(%)
Argila de Indiana
38,2
27,7
34,1
5,29
ETA – Al
43,0
0,6
56,4
nd
ETA – Fe
29,9
58,6
11,4
3,20
Argila de P. Epitácio
57,0
37,0
06,0
5,57
nd: Não determinada.
AREIA
ARGILA
MO
SILTE
70
60
Lodo ETA-Pol
Médias
50
40
30
20
10
0
Abr
Mai
Jun
Jul
Ago
Set
Out
Nov
Dez
Jan
--
Meses de coleta
Figura 4.23: Curva de variação mensal da distribuição de tamanho de grãos e
concentração de matéria orgânica (MO) do lodo ETA-Pol.
Os resultados mostram que a composição granulométrica do lodo pode
variar de acordo com a época do ano em que ele é produzido. Além disso, como o
material sólido na água provém da erosão dos solos próximo ao rio que fornece
água para a ETA, a composição do lodo também será diferente em cada ETA.
Vários trabalhos (Santos et al., 2000; Bisogenin et al., 2002; Oliveira et al.,
2004; Margem et al., 2005; Ramires et al., 2005) mostram que o lodo retirado
dos decantadores tem composição granulométrica variada (Tabela 2.1) e,
portanto, terão efeitos diferentes sobre o material cerâmico que o receber.
O lodo de ETA de Presidente Prudente é rico em argilas (> 30%), produtos
químicos (a base de ferro ou alumínio) e matéria orgânica (~29%). A composição
mineralógica dele está associada ao solo da região e é parecida com as
composições das argilas usadas pelas cerâmicas (argilas cauliníticas). Portanto,
este resíduo pode ser usado pela indústria cerâmica, uma vez que a argila fornece
plasticidade para a massa cerâmica que será moldada. A matéria orgânica será
queimada (podendo deixar as peças porosas) e os produtos químicos serão
transformados em óxido estáveis que podem mudar a cor e as propriedades
físicas dos corpos cerâmicos. Embora, não tenham sido realizados no presente
trabalho, resultados de ensaios de lixiviação e solubilização (Weng et al., 2003;
Ramirez et al., 2005) indicam que o processo de queima imobiliza os metais
presentes no lodo.
Os trabalhos desenvolvidos na UNESP/FCT mostram que a granulometria
do lodo se aproxima mais dos valores encontrados por Oliveira et al (2004),
embora tenha sido observado que essa composição varia de acordo com o nível
do rio (quantidade de chuva a montante do rio) onde é coletada a água da ETA.
Apesar desta variação, este lodo apresenta altas concentrações de argila, que lhe
conferem alta plasticidade, fazendo com que ele também possa ser considerado
como sendo uma formulação de massa argilosa natural.
A Figura 4.24 mostra o nível do rio (valor médio mensal), medido
diariamente na régua da SABESP, no ponto de coleta de água. Comparando este
gráfico com o anterior pode-se observar que: a argila acompanha a variação e a
areia varia inversamente, com as mudanças do nível do rio, ou seja, quando o
nível sobe a concentração de argila aumenta e a de areia diminui.
4,0
MED.REGUA
Valor Médio (m)
3,5
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
Abr
Mai
Jun
Jul
Ago
Set
Out
Nov
Dez
Jan
--
Meses de coleta
Figura 4.24: Medida da régua que dá o nível de água do rio no ponto de coleta,
para cada mês de coleta.
A concentração de argila parece não variar com pequenas variações no
nível do rio. O mês de agosto apresentou menor nível d’água no rio e menor valor
de concentração de argila, com maior valor para areia. Com nível mais baixo e,
portanto menor turbidez (menos argila), a água aspirada pela bomba de dentro da
caixa de coleta arrasta a areia do fundo da caixa, resultando numa concentração
de areia maior do que a de argila.
Como o lodo de ETA é obtido através do tratamento de água captada em
rio da região, que apresenta baixa concentração de indústrias, os resultados da
análise química (AAS) mostram que as concentrações de alguns metais pesados
(Tabela 4.7) estão bem abaixo dos valores limites recomendados pelos órgãos de
fiscalização ambiental (Andreoli et al, 1999; Mota, 2003). Esta tabela também
mostra as concentrações de Fe e Al, no lodo tratado com floculante à base de
ferro.
Difratograma de raios X do lodo (Figura 4.25) mostra que sua composição
mineralógica é semelhante (predomínio da caulinita) às das argilas da região,
facilitando, portanto, sua adição à massa cerâmica.
TABELA 4.7: Resultados da Análise de Absorção Atômica AAS e valores limites
para uso agrícola (para lodo de esgoto), em mg/kg.
Chumbo
Cromo
Zinco
Cobre
Ferro
Alumínio
Manganês
ETA-Fe
0,42
4,60
31
15
130.800
0,43
121
Andreoli
20
1500
1400
750
------
------
-----
750
1000
2500
1000
-------
-------
-----
et al.,
(1999)
Mota
(2003)
1500
Amostra Lodo de ETAPol-1Mg
(Lodo de Agosto)
Intensidade (CPS)
7,23
1000
10,68
3,59
500
5,01
4,48
4,16
3,33
0
302520 15
10
5
Distância intrplanar (d) em angstrons
Figura 4.25: Difratograma do lodo ETA-Pol.
A curva de análise térmogravimétrica do lodo da ETA-Fe, observada na
Figura 4.26, mostra uma perda inicial de massa (T < 100 oC) da ordem de 8,3%,
devido à água não estrutural (umidade). A seguir ocorrem duas perdas de massa:
(1) de ~7,1% (entre 200 e 400
o
C) devido à queima de matéria orgânica,
desidroxilação de hidróxidos (coagulantes, gibsita e goetita) e água interlamelar
presentes em argilas 2:1 e (2) de ~7,3% (entre ~450 e 600 oC) devido à perda de
hidroxila (água estrutural) principalmente pela caulinita. Acima de ~600 oC ocorre
uma pequena perda de massa de ~1,5% devido a provável perda de hidroxilas por
outros argilominerais e/ou queima de matéria orgânica na forma de grafite (Souza
Santos, 1989). Este resultado confirma a predominância da caulinita (determinada
em análise de DRX) no lodo (Teixeira et al., 2002), que é o principal argilomineral
presente nos solos da região (Motta et al., 1993). A perda total de massa do lodo
de ETA-Fe é da ordem de 25%.
Figura 4.26: Curva de perda de massa (TG) e derivada (DTG) do lodo ETA-Fe.
A Figura 4.27 mostra o termograma de perda de massa da amostra ETAAl que apresenta comportamento semelhante ao anterior, embora o coagulante
usado agora seja o hidróxido de alumínio. Nos dois casos ocorreram perdas de
massa em T < 100 oC, entre 200 e 400, 450 e 600 e acima de 600 oC. Como na
amostra anterior, ocorreu uma perda total de massa da ordem de 25%.
Figura 4.27: Curva de perda de massa (TG) e derivada (DTG) do lodo ETA-Al.
Análise termodiferencial (ATD) foi feita somente do lodo ETA-Fe. A curva de
ATD desta amostra (Figura 4.28) apresenta um leve pico endotérmico próximo de
100 ºC, devido à desidratação (água líquida e adsorvida), uma banda exotérmica
entre 200 e 400 ºC devido a queima de matéria orgânica (nesta faixa de
temperatura também ocorre perda de água estrutural pelos hidróxidos, reação
endotérmico), um pico endotérmico em ~520 ºC indicando desidroxilação (perda
de OH da estrutura) e, portanto, a presença de caulinita e mica (moscovita),
finalmente ocorre uma banda exotérmica entre 700 e 1100 ºC. Em torno de
859/900ºC ocorre um pico exotérmico devido a formação de novas fases (Souza
Santos, 1989). Estes termogramas indicam a presença de caulinita, mica e
matéria orgânica nas amostras analisadas.
4.2.2 Torta de Filtro
A torta de filtro foi dividida em duas partes: (T1) torta de filtro in natura e
(T2) torta após remoção (~30 % da massa inicial de T1) de parte do óleo residual,
usando solventes.
Os gráficos de TG/DTG da torta de filtro in natura (T1), Figura 4.29,
mostram que há uma perda de massa (total) da ordem de 47%, das quais
aproximadamente 30 % equivalem à queima de óleo residual. Na análise da
derivada da curva termogravimétrica desta amostra, verifica-se a presença de dois
picos de perda de massa (em 296 e 471 oC) durante o seu aquecimento. Essas
perdas de massa ocorrem, principalmente, devido à queima do óleo presente na
amostra e a perda de hidroxilas pela argila, respectivamente.
2,0
ETA-Fe
Eta 1
o
Variação da Temperatura ( C)
1,8
1,6
1,4
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0
200
400
600
800
1000
1200
o
Temperatura ( C)
Figura 4.28: Termograma (DTA) do lodo ETA-Fe.
Os termogramas (TGA/DTG) da amostra T2 (Figura 4.30) mostram que
ocorreu uma perda total de massa da ordem de 38 %, das quais aproximadamente
15 % equivalem ao óleo residual. Os picos de perda de massa ocorrem em 60 oC
(solvente usado na extração de parte do óleo) e entre 250 e 600 oC devido à
combustão dos hidrocarbonetos presentes no resíduo, que ocorrem entre 100 e
550 oC (Saikia et al., 2001), outros materiais orgânicos e perda de hidroxilas.
Os resultados da análise termodiferencial (DTA), Figura 4.31, das amostras
T1 e T2 indicam que há uma superposição de vários picos exotérmicos entre 200
e 600 oC, com picos mais intensos próximo de 379 oC (T1) e próximo de 355 oC
(T2). Esses picos estão associados aos diferentes tipos de óleos presentes no
material re-refinado. A amostra T2 apresentou um desvio do pico mais intenso
para temperatura menor e uma diminuição na intensidade da ordem de 29 %, que
equivale mais ou menos à porcentagem de óleo não usado extraído da amostra
T1. Como o óleo usado é constituído de uma mistura de diferentes tipos de óleos
e aditivos, fica difícil identificar os picos de reação observados nos termogramas.
Figura 4.29: Termogramas TG/DTG da amostra T1 (in natura).
Figura 4.30: Termogramas (TG/DTG) da amostra T2.
A Figura 4.31 mostra que a torta de filtro libera energia (reação exotérmica)
principalmente entre 250 e 380 oC, apresentando um ombro entre 400 e 600 oC
como, também, foi observado por Saikia (2001). Naquele trabalho, os dois picos
apresentam melhor resolução por se tratar de resíduo diferente, com menos
contaminantes do que o óleo usado de motor, que contem produtos leves e
compostos solúveis e insolúvel (Carreteiro, 1998). O ombro observado mostra
que a maior liberação de calor ocorre até aproximadamente 600 oC mas, na faixa
de temperatura do ombro, parte da energia liberada é absorvida pela argila na
perda das hidroxilas que acontecem entre 400 e 700 oC (Souza Santos, 1989).
3 7 9 ,0 0 ºC
3 .5
Torta sem Ò leo
T o rta c o m Ò le o
3 6 2 ,2 9 ºC
3 .0
Temperatura Diferencial
2 .5
3 5 4 ,9 4 ºC
2 .0
1 .5
1 .0
0 .5
0 .0
-0 .5
-1 .0
-1 .5
-2 .0
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
Tem peratura
Figura 4.31: Gráficos de ATD das amostras T1 e T2 superpostas.
Como a torta de filtro é rica em argila ela pode ser misturada com a massa
cerâmica usada para produzir tijolos maciços. Considerando que, os fornos
usados para produzir tijolos e telhas usam madeira como combustível e que a
energia liberada (calor de combustão) da lenha varia de 4000 a 5000 cal/g e para
o óleo usado é da ordem de 10.000 cal/g (Carreteiro e Moura, 1998), a
incorporação da torta de filtro à massa cerâmica irá liberar calor durante a
sinterização das peças cerâmica. Essa liberação de calor pelas peças cerâmicas
com torta de filtro incorporada poderá colaborar no processo de sinterização das
peças cerâmicas e para economia de energia e combustível (lenha). Rezende et
al. (1993) analisando o poder calorífico de argilas usadas no processo de
descoramento de óleos hidráulicos e óleos lubrificantes observaram que este
resíduo liberava cerca de 3000 kcal/kg.
4.2.3
Pó de Vidro
O pó de vidro somente foi caracterizado por difratometria e espectrometria
de fluorescência de raios-x, para observar se o material é cristalino ou amorfo, e
para determinar sua composição química.
O difratograma de raios X mostra que o material é amorfo, não
apresentando picos difratados que caracterizem a presença de fases cristalinas.
A análise por fluorescência de raios X foi incompleta, ou seja, só foram
analisados alguns elementos químicos (Al, Si, Ca, Ti, M e Fe) devido a falta de
curvas de calibração no laboratório onde a análise foi feita. Portanto,
consideramos que a amostra usada (vidro de vasilhame) tem composição
aproximadamente igual a fornecida pela literatura (Godinho et al, 2005). Além
dos componentes majoritários, sílica e alumina, estes vidros apresentam em sua
composição óxidos de cálcio e sódio, com concentrações intermediárias (12 a
17%) e, em menores concentrações, óxidos de potássio e magnésio. Os óxidos
destes elementos, mais o óxido de ferro, atuam como óxidos fundentes que, em
geral, atuam de forma positiva no processo de sinterização.
4.2.4
Cinza de Bagaço de Cana
A cinza de bagaço de cana foi submetida à espectrometria e análise
difratométrica de raios X, para determinar a composição química e verificar a
presença de material cristalino na cinza.
O difratograma de raios X da cinza (Figura 4.32) mostra que o material é
composto basicamente de quartzo cristalino. O termograma (ATD) da cinza
(Figura 4.33) mostra vários picos de reação. Estes picos estão associados as
mudanças de fase dos silicatos presentes na cinza, sendo o principal deles a
transição do quartzo (
) em 572 oC. Além deste, ocorrem várias mudanças
estruturais deste tipo (“low”
cristoalita (entre 200 e 275
“high”), de aixa para alta ordem estrutural, da
o
C), quartzo-
para tridimita (em ~870
cristalização de opalinas em torno de 1100 oC (Dixon e Weed, 1989).
o
C) e
Q 3,35
Cinza de Bagaço de Cana (Pó Fino)
Y Axis Title
6000
4,28
4000
Q
1,82
2,28
Q
1,54
2,46 2,24
Q
Q Q 2,14
1,67
1,98
Q Q
1,45
Q
Q
Q
2000
4,08
7,7
0
98 7 6
5
4
3
2
X Axis Title
Figura 4.32 Difratograma de raios X da cinza de bagaço de cana.
o
Diferença de Temperatura ( C)
0,06
Cinza de Bagaço de Cana
0,04
0,02
495
0,00
227
-0,02
153
875
-0,04
422
-0,06
311 407
645
1029
-0,08
572
-0,10
88
0
200
400
600
800
1000
1200
o
Temperatura ( C)
Figura 4.33 Termograma (ATD) da cinza de bagaço de cana.
4.2.5 Conclusões
A análise do lodo de ETA mostra que este material, independente do
floculante usado, apresenta alta concentração de argila, que lhe confere alta
plasticidade, fazendo com que ele possa ser considerado uma formulação de
massa argilosa natural, de composição parecida com as das argilas usadas nas
cerâmicas. As concentrações das frações silte, areia e argila , variam de acordo
com a época em que o lodo é produzido na ETA.
A torta de filtro in natura (T1) apresenta alta concentração de óleo que pode
ser recuperado. A torta com parte do óleo extraído (T2) usando solventes, ainda
apresenta uma porcentagem alta (~15%) de óleo. Por se tratar de um
argilomineral ela pode ser misturada em massas cerâmicas. Durante a queima, o
óleo presente será queimado, podendo produzir poros na peça cerâmica,
liberando calor que poderá colaborar no processo de sinterização do material.
O vidro de vasilhame, por se tratar de material amorfo, com fundentes
presentes em sua composição, deverá colaborar no processo de sinterização,
diminuindo a temperatura de formação das fases líquidas.
A cinza de bagaço tem alta concentração de sílica cristalina e deve
prejudicar a maioria das propriedades cerâmicas do material sinterizado. A
dilatação térmica é diminuída com a presença de material não-plástico como a
sílica. Por outro lado, este material poderá ser misturado com argila forte (com alta
concentração de argila) em substituição à argila fraca, para obtenção da massa
cerâmica adequada. Este resíduo, também apresenta potencial para ser usado
como fonte de sílica fina para outras aplicações.
4.3
Resultados da Incorporação de Resíduos
Os valores de referência que serão utilizados, na avaliação da influência
dos resíduos nas propriedades dos materiais, são encontrados em vários
trabalhos (Souza Santos, 1989; Neves et al., 1997; Macedo et al., 1996). Estes,
por sua vez, são retirados das normas da Associação Brasileira de Normas
Técnicas – ABNT. A Tabela 2.4 apresenta alguns dos valores limites encontrados
nas referências acima e usados para comparação. Estes valores limites são
reavaliados de tempos em tempos e podem ser modificados como, por exemplo, o
valor de absorção de água para telhas: AA (telha romana)
18% ABNT (1996). A
norma ABNT (2004) estabelece valores limites, do índice de absorção d’água
(AA), para blocos cerâmicos (alvenaria de vedação e estrutural):
8% e
22%. A
norma ABNT (1997) estabelece alguns valores limites para placas cerâmicas
(extrudadas e prensadas) para revestimento (Tabela 4.8). Na comparação com os
valores limites, para placas cerâmicas, deve ser considerado que as condições de
preparo (principalmente pressão de prensagem ou extrusão e temperatura de
queima) são diferentes das de preparação das peças para cerâmica vermelha.
Tabela 4.8: Valores médios para absorção d’água (AA) e módulo de resistência à
flexão (MRF), para placas cerâmicas prensadas (ABNT, 1997).
Grupo BIa
Grupo BIb
Grupo BIIa
Grupo BIIb
Grupo BIII
AÁ
(%)
0,5
0,5 < AA < 3 3 < AA < 6,0 6 < AA < 10
> 10
MRF
(MPa)
35
30
35
18
15
Os resultados dos ensaios tecnológicos, das argilas com resíduo
incorporado, serão comparados com os valores obtidos para a argila sem resíduo
(denominada de argila pura) e são apresentados separadamente, a seguir. No
final da discussão, para cada resíduo, será apresentada uma conclusão.
4.3.1 Argila: Com Resíduo ETA-Fe e ETA-Al
Perda de Massa e Retração Linear
A análise termogravimétrica (TGA) mostrou que a perda de massa total nos
lodos de ETA (secos em estufa) é da ordem de 25% (até 995o C). A perda de
massa total para a argila de Indiana, usando a diferença de massas dos corposde-prova úmidos e secos em estufa, é de 13% (até 855o C).
O maior valor determinado para a retração linear (RL) foi de 3,5%. Em 900
o
C, o corpo-de-prova sem lodo apresentou uma pequena dilatação (0,28%).
Portanto, a RL se encontra abaixo do valor máximo estabelecido que é de 6%
(Neves et al., 1997). Algumas amostras sofreram pequena deformação durante a
queima e outras, com lodo da ETA-Al, apresentaram friabilidade devido a alta
concentração de areia (Tabela 4.5). O floculante usado, a base de Al, também,
pode ter contribuído para a friabilidade da amostra aumentando a concentração
desse elemento no CP. Embora não tenha sido determinada a concentração de Al
para o lodo ETA – Al, foi observado para o floculante a base de Fe que a
concentração do elemento é muito alta no lodo (Tabela 4.6).
Módulo de Ruptura à Flexão
Os resultados dos ensaios de resistência mecânica (MRF) mostraram que
ela diminuiu com a concentração de lodo adicionado à massa cerâmica (Figura
4.34). O valor do MRF aumentou com a temperatura, de 900 para 950 oC e para
1200 oC, com uma diminuição brusca entre 950 e 1000 oC. Como pode ser
observado na figura, essa diminuição é um comportamento da argila sem resíduo,
que desaparece a medida que a concentração de lodo aumentou. A argila e o lodo
apresentam a caulinita e mica como fases majoritárias. Essas duas fases sofrem
desidroxilação em, aproximadamente, 500
o
C, observadas nos termogramas,
formando metacaulinita que é amorfa. Segundo Souza Santos (1989), próximo de
950 oC inicia a formação de fases cristalinas que pode ocorrer de forma brusca
formando um tipo especial de alumina-gama (com estrutura cristalina (Si, Al) do
tipo do espinélio MgO.Al2O3). Por volta de 1100 oC esta fase se transforma em
mulita e cristobalita. Essa transformação começa a ocorrer acima de 1000 oC de
forma lenta, podendo não ser completa em pequenos tempos de patamar nesta
temperatura. Nesse caso, pode ter sido formada cristobalita numa forma
metaestável (Drees et al., 1989).
Acima de 1100 oC, além da formação de fases cristalinas (cristobalita bemordenada), também, ocorre a formação de fase líquida, colaborando para o
aumento da resistência do material. As propriedades físico-mecânicas, dos
materiais de cerâmica vermelha, dependem da mulita formada a partir da caulinita
existente nas argilas (Souza Santos, 1989). Como as argilas da região são
cauliníticas, esse comportamento anômalo na resistência mecânica de 950 para
1000 oC deve estar associado as transformações mencionadas acima, que podem
produzir microtrincas antes da formação da fase líquida.
Como pode ser observado na figura, o lodo ETA-Al prejudicou mais a
resistência mecânica dos CPs cerâmicos do que o lodo ETA-Fe, resultando em
valores muito baixos de MRF. Algumas amostras com ETA-Al (30 % de lodo)
estavam se desmanchando (friável) quando eram manuseadas. Esta amostra
apresentou grande quantidade de areia, que prejudicou as propriedades
mecânicas dos corpos-de-prova. Os melhores valores de resistência mecânica
foram obtidos, para todos os ensaios, em 1200 oC.
Nas argilas sedimentares, além do quartzo fino, pode-se encontrar sílica
amorfa. Durante o tratamento térmico das argilas, a desidroxilação da caulinita
produz sílica amorfa e forma cadeias de grupos AlO4, que depois se cristaliza em
Al2O3 e/ou espinélio Al-Si. A decomposição (~330
o
C) da gibsita [Al(OH)3],
também, libera alumina. A sílica livre reduz a plasticidade e a retração linear da
amostra. A alumina aumenta a refratariedade da argila, enquanto que, os óxidos
de ferro reduzem a refratariedade, além de influenciar a cor do material
sinterizado. O ferro pode reagir com outros componentes da argila formando
vidros, como no caso de argilas ricas em ilita onde ele faz parte do reticulado
cristalino, formando vidros com mais facilidade e dando origem a cores vermelhas
de tonalidades vivas e brilhantes.
50
o
45
2
Tensão de Ruptura Máxima (kgf/cm )
900 C
o
950 C
o
1000 C
o
1200 C
ETA - Fe
40
35
30
25
20
15
10
0
5
10
15
20
25
30
Porcentagem de Lodo (%)
o
900 C
o
950 C
o
1000 C
o
1200 C
ETA - Al
45
2
Módulo de Ruptura à Flexão (kgf/cm )
50
40
35
30
25
20
15
10
5
0
0
5
10
15
20
25
30
Porcentagem de Lodo (%)
Figura 4.34: Módulo de ruptura à flexão em função da temperatura e da
concentração de cada lodo (ETA – Al e ETA – Fe).
Para o material usado como base (argila de Indiana), a incorporação do
lodo ETA-Al resulta em baixa resistência mecânica (menores que o valor limite de
20 kgf/cm2 para tijolo maciço), para 20 e 30% de lodo em temperaturas <1200 oC.
Para 10% deste lodo, o valor limite é atingido para sinterização em temperaturas >
900 oC.
O lodo obtido, usando cloreto férrico (ETA-Fe), pode ser adicionado à argila
nas concentrações de até 20%, para temperaturas de queima maiores que 900 oC.
Essa limitação, para o lodo ETA-Fe, se deve à baixa resistência mecânica da
argila sem resíduo, cujo valor está próximo do valor limite estabelecido para tijolos
maciços. Portanto, as propriedades do material a ser usado como base para
incorporação do lodo de ETA vão ser determinantes na quantidade de material
que pode ser incorporado a ele.
Absorção de Água
Os resultados da absorção de água (AA), após a queima, também foram
obtidos em função da temperatura e da porcentagem de lodo misturado (Figura
4.35). Eles mostram que a adição de lodo aumentou a absorção de água pelos
corpos-de-prova e, as curvas de AA pela temperatura, acompanham o
comportamento da argila sem lodo. Para o lodo com ferro a AA é,
aproximadamente, igual nas temperaturas de 950 e 1000 oC, para incorporações
de 10 e 20%. Para queima em 1200 oC as diferenças na AA, em relação à argila
pura, diminuíram tendendo para valores próximos.
Analisando estes resultados e comparando com o valor limite para
absorção d’água para blocos cerâmicos, pode-se concluir que: o lodo ETA-Fe
pode ser incorporado em até 30 % à massa cerâmica e o lodo ETA-Al em até
10%, para todas as temperaturas de queima. Para T
950
o
C pode ser
incorporado 20% de lodo ETA-Al. As amostras com lodo ETA-Fe apresentam
todos os valores de AA < 22%, que é o valor limite estabelecido para AA para
produção de blocos cerâmicos (ABNT, 2004).
22
ETA - Fe
21
Absorção de Água-AA (%)
20
19
18
17
16
15
o
900 C
o
950 C
o
1000 C
o
1200 C
14
13
12
11
10
0
5
10
15
20
25
30
Porcentagem de Lodo (%)
30
ETA - Al
28
Absorção de Água-AA (%)
26
24
0
900 C
0
950 C
0
1000 C
0
1200 C
22
20
18
16
14
12
10
0
5
10
15
20
25
30
Porcentagem de Lodo(%)
Figura 4.35: Absorção de água, em função da temperatura e da concentração de
cada lodo (ETA – Al e ETA – Fe).
Porosidade e Massa Específica Aparente
A porosidade aparente (PA) e a massa específica aparente (MEA) estão
associadas com a absorção d’água (AA) e foram determinadas a partir dos
mesmos dados. Portanto, quanto maior a PA menor será a MEA e maior a AA. A
Figura 4.36 mostra que a PA aumenta com a concentração de lodo e é maior nos
CPs com alumínio, para temperaturas entre 900 e 1000 oC. Para a sinterização a
1200 oC, a PA praticamente independe do elemento (Al ou Fe) presente no
floculante do lodo.
A Figura 4.37 mostra que a MEA é maior para os CPs com lodo ETA-Fe
incorporado. Apesar de piorar a MEA, todos os valores obtidos para este lodo
ficaram acima do valor limite de 1,6 g/cm3 para o lodo com Fe.
Conclusões
As propriedades físicas e cerâmicas do lodo e, principalmente, da argila irão
definir a possibilidade ou não de incorporação e a concentração, para cada
temperatura de queima. A análise textural do lodo é muito importante, tendo em
vista que foi observado que as composições granulométricas das duas amostras
são muito diferentes e devem estar associadas ao tipo de floculante e ao período
em que o lodo foi produzido na ETA.
Os resultados mostram que o lodo de ETA pode ser incorporado em massa
cerâmica usada para produzir tijolos e telhas. A incorporação dos lodos, em geral,
piora as propriedades físicas e tecnológicas do material cerâmico e os resultados
obtidos para o lodo da ETA-Al foram sempre piores que os com ETA-Fe. Esta
diferença nas propriedades dos lodos se deve principalmente a maior
concentração de areia no lodo ETA-Al e, também, provavelmente a maior
concentração de Al neste lodo.
Tendo-se como referências a Tensão de Ruptura à Flexão (MRF) e a
Absorção de Água (AA), para os CPs queimados, pode-se concluir que: para a
argila usada como matriz (argila de Indiana) foi observado que é possível adicionar
10% do lodo ETA-Al e 20% do lodo ETA-Fe, para temperaturas de queima a partir
de 950 oC.
35
Porosidade Aparente(%)
ETA - Fe
30
0
900 C
0
950 C
0
1000 C
0
1200 C
25
20
0
5
10
15
20
25
30
Porcentagem de Lodo (%)
42
ETA - Al
40
Porosidade Aparente (%)
38
0
36
900 C
0
950 C
0
1000 C
0
1200 C
34
32
30
28
26
24
22
20
0
5
10
15
20
25
30
Porcentagem de Lodo(%)
Figura 4.36: Porosidade aparente, em função da temperatura e da concentração
de cada lodo (ETA – Al e ETA – Fe).
Massa Específica Aparente - MEA (%)
2,0
0
900 C
0
950 C
0
1000 C
0
1200 C
ETA - Fe
1,9
1,8
1,7
1,6
0
5
10
15
20
25
30
Porcentagem de Lodo(%)
Massa Específica Aparente-MEA (%)
2,0
ETA - Al
0
900 C
0
950 C
0
1000 C
0
1200 C
1,9
1,8
1,7
1,6
1,5
1,4
1,3
0
5
10
15
20
25
30
Porcentagem de Lodo(%)
Figura 4.37: Massa específica aparente, em função da temperatura e da
concentração de cada lodo (ETA – Al e ETA – Fe).
4.3.2
Argila: Com Resíduo de ETA-Pol
Estes resultados foram separados dos outros dois lodos anteriores porque,
além do floculante diferente, foi usada outra argila (de melhor qualidade) para
incorporação deste lodo. Por ser melhor, esta argila permite que um volume maior
de lodo seja incorporado à massa cerâmica, para as menores temperaturas de
queima. Nesta parte do trabalho, também, foi avaliada como a variação do nível
do rio influencia a composição do lodo (textura).
Como no caso anterior, foi observado que, em geral, a incorporação de lodo
piora as propriedades das peças cerâmicas.
Devido a grande quantidade de dados, a seguir serão apresentados os
gráficos para algumas amostras, embora a discussão inclua os resultados para
todas elas. O Anexo I mostra os gráficos de todos os dados avaliados.
Retração Linear
A Figura 4.38a mostra o comportamento da retração linear da massa
cerâmica, com diferentes concentrações do lodo, coletado no mês de abril.
Até 1000 ºC todas as amostras apresentaram uma retração linear (RL) de
queima menor que o valor limite (6%) máximo estabelecido (Macedo et al., 1996).
Para temperaturas maiores, a RL é maior que o valor limite. Apesar da variação da
granulometria das amostras, com a quantidade de chuva, a retração linear é
aproximadamente igual para todas as amostras, inclusive para a massa cerâmica
sem lodo. Portanto, não foi observada uma influência da composição do lodo na
retração linear, provavelmente porque a incorporação de lodo, nas concentrações
avaliadas, não altera significativamente a concentração das frações (areia, silte,
argila) na amostra, ou seja, a retração é controlada pelo “barro”. Pode-se observar
também, que ocorre uma pequena variação na retração entre 850 e 1000 oC e, a
partir daí, um aumento abrupto (aproximadamente três vezes os valores a 1000
o
C). Na primeira parte, a variação é pequena porque as principais reações na
amostra já aconteceram em temperaturas abaixo de 850o C. Na segunda faixa de
temperaturas (>900 oC) está ocorrendo a formação de novas fases (cristalização)
e, para temperaturas maiores, a presença de alguns minerais (fundentes) acelera
o processo de sinterização com formação de fase líquida e vitrificação.
(a)
barro
abr10
abr15
abr20
Retração Linear Queima (%)
10
8
6
4
2
0
850
900
1000
1100
1150
Temperatura (ºC)
(b)
24
22
barro
out15
dez15
jan15
20
18
AA(%)
16
14
12
10
8
6
4
850
900
950
1000
1050
1100
1150
Tem peratura (ºC)
Figura 4.38: Gráfico (a) da retração linear para incorporação de 0,10,15 e 20 % de
lodo coletado no mês de abril e (b) da absorção de água nas amostras
com 15 % de lodo (outubro, dezembro, janeiro) incorporado, em
função da temperatura de queima.
Absorção de Água
A Figura 4.38b mostra a absorção de água da massa cerâmica com 15 %
de lodo, para os meses de outubro, dezembro e janeiro.
Para todas as avaliações, a absorção d’água (AA) aumenta com a
concentração de lodo, sendo mais alta quanto maior for a concentração de resíduo
incorporado. Por outro lado, como era esperado, a AA diminui com a temperatura
de queima e várias amostras apresentam AA
22 %, mesmo a 850o C, valor limite
máximo para produção de blocos cerâmicos (ABNT, 2004). Outras amostras
apresentaram valores entre 25 e 29 %, podendo ser usadas para produzir tijolos
maciços. Para temperaturas maiores que 900o C alguns valores de AA foram
menores do que 20 %, que é o valor recomendado para produção de telhas
(Souza Santos, 1989). Com relação ao mês de coleta, foi observada uma
pequena variação mostrando que o lodo com mais areia resulta numa maior
absorção de água.
Massa Específica e Porosidade Aparentes
A Figura 4.39a mostra a massa específica aparente da massa cerâmica
com 15 % de lodo, para os meses de junho, agosto e abril. A Figura 4.39b mostra
a porosidade aparente da massa cerâmica com 10 % de lodo, para os meses de
outubro, dezembro e janeiro.
Para todas as amostras, a massa específica aparente e a porosidade
aparente pioram com a incorporação de lodo. A MEA obtida em 850o C é maior
que o valor limite mínimo ( 1,7 g/cm3) estabelecido (Macedo et al., 1996), para
as amostras com 10 % de lodo, exceto para os meses de abril e agosto. As outras
concentrações (15 e 20 %) passam do valor limite a partir de 1000o C, exceto para
os meses de abril, junho e agosto. Nestes três meses, a concentração de areia no
lodo foi maior que para os outros meses considerados. A porosidade aparente e a
absorção de água apresentam um comportamento condizente com o observado
para a MEA, ou seja, quando a MEA cresce a PA e a AA diminuem. A 850o C,
todas as amostras apresentam PA maior que o valor limite máximo estabelecido
(<35 %). Também, é observado que as amostras com maior concentração de
areia apresentam pequenas variações na PA quando queimadas de 850 até 1000o
C. É observada uma queda acentuada na PA de 1000 a 1100o C, principalmente
nas amostras com mais areia (abril, junho e agosto), provavelmente associada à
formação de fase líquida. Estes comportamentos da PA e MEA podem estar
associados a maior concentração de material não-plástico (areia e silte), no lodo,
que altera o comportamento dos corpos de prova durante a secagem e queima
(antes de formação da fase líquida).
Resistência Mecânica à Flexão
A Figura 4.40 mostra os valores da resistência mecânica à flexão (RMF) da
massa cerâmica de (a) outubro com 10, 15 e 20% de lodo, (b) outubro, dezembro
e janeiro e (c) abril, junho e agosto, com 15 % de lodo incorporado, em função da
temperatura de queima.
Todas as amostras com mistura de lodo apresentam resistência mecânica à
flexão > 5 MPa, que é maior que o valor limite para produção de tijolos maciços (2
MPa). As amostras de outubro, dezembro e janeiro apresentam RMF maiores que
10 MPa, que está dentro dos valores limites para produção de tijolo furado (>5,5
MPa), telhas (> 6,5 MPa) ou placas cerâmicas do Grupo A III (extrudadas) ( 8
MPa).
Para a temperatura de 850 oC pode ser incorporado até 20 % de lodo sem
mudanças significativas na resistência mecânica.
A incorporação do lodo em geral piora a RMF, entretanto ela aumenta com
a temperatura de queima até 1000 oC, para os meses de outubro, novembro e
janeiro. De 1000 a 1100
o
C é observada uma queda (ou diminuição no
crescimento) na RMF, que volta a crescer a partir de 1100 oC. Nas amostras de
abril junho e agosto é observada uma queda na RMF, até 1000 oC, com aumento
de seu valor a partir desta temperatura. Esta diferença observada nos valores,
para meses diferentes, deve estar associada às concentrações de argila e areia
que são diferentes, apresentando mais argila e menos areia nos meses de
outubro, dezembro e janeiro (Figura 4.23). A composição diferente do lodo
também deve estar influenciando a formação de novas fases cristalinas e a
temperatura de início do processo de sinterização, com formação da fase líquida.
(a)
2,4
barro
jun15
ago15
abr15
2,3
2,1
3
MEA (g/cm )
2,2
2,0
1,9
1,8
1,7
1,6
1,5
850
900
950
1000
1050
1100
1150
Temperatura (ºC)
barro
out10
dez10
jan10
(b)
40
35
PA(%)
30
25
20
15
10
850
900
950
1000
1050
1100
1150
T em peratura (ºC )
Figura 4.39: Gráfico (a) da massa específica aparente e (b) da porosidade
aparente, nas amostras com 15 e 10 % de lodo incorporado, para
diferentes meses de coleta, em função da temperatura de queima.
(a)
35
barro
out10%
out15%
out20%
MRF (MPa)
30
25
20
15
10
850
900
950
1000
1050
1100
1150
Temperatura (ºC)
(b)
35
barro
out15%
dez15%
jan15%
MRF (MPa)
30
25
20
15
850
900
950
1000
1050
Temperatura (ºC)
1100
1150
(c)
18
barro
ago15%
abr15%
jun15%
MRF (MPa)
16
14
12
10
8
6
4
850
900
1000
1100
1150
Temperatura (ºC)
Figura 4.40: Gráfico da resistência mecânica à flexão nas amostras (a) de outubro
com 10, 15 e 20% de lodo, (b) outubro, dezembro e janeiro e (c) abril
junho e agosto com 15 % de lodo incorporado, em função da
temperatura de queima.
O principal argilomineral presente nos solos e argilas da região é a caulinita
que, de acordo com a literatura (Gomes, 1986), forma fases meta–estáveis entre
800 e 1000 oC. As fases estáveis começam a ser formadas a partir de 950 oC e
continuam a se desenvolverem até cerca de 1100 oC (mulita). Entre 1100 e 1200
o
C começa a ser formada cristobalita. Essas transformações provocam alterações
nas propriedades (resistência mecânica, retração, porosidade etc) e no
comportamento após a queima, dos materiais cerâmicos.
Conclusões
Foi observado que a textura do lodo varia com o nível do rio, portanto, o
mês de coleta do lodo vai alterar de forma diferente as propriedades dos corpos
cerâmicos devido à sua composição variável.
Embora, em geral a incorporação de lodo piore as propriedades cerâmicas
dos corpos de prova, as propriedades da argila usada como receptor do lodo é
que vão definir a quantidade a ser incorporada e a melhor temperatura de queima.
Os CPs queimados até 1000ºC apresentam boa retração linear (< 4 %). Os
valores de absorção de água, após a queima a 1000ºC, se aproximam de 20 %,
que é o valor recomendado para produção de telhas. Também, na temperatura de
1000ºC, a massa específica aparente e a porosidade aparente estão dentro dos
valores recomendados: >1,7 g/cm3 e <35 %, respectivamente.
Todos os corpos de prova com lodo incorporado apresentam resistência
mecânica à flexão adequada para produção de tijolos maciços (> 2 MPa).
Os resultados da RMF mostram que pode ser incorporado até 20 % de lodo
à massa cerâmica, para temperatura de queima de 850o C, sem alterar de forma
significativa as propriedades do barro puro. Em alguns casos o MRF pode até
melhorar. Entretanto, os resultados de absorção de água e porosidade aparente,
mostram que para se atingir os valores recomendados os corpos de prova devem
ser queimados em temperaturas maiores do que 900 oC.
Testes de queima na cerâmica devem ser feitos tendo em vista que os
resultados deste trabalho foram obtidos no laboratório, com condições e patamar
de queima, diferentes dos da cerâmica.
4.3.3 Argila: Com Torta de Filtro
As Figuras 4.41 e 4.42 mostram os valores médios da absorção de água
(AA) e da porosidade aparente (PA), para as tortas T1 (in natura) e T2 (com parte
do óleo residual extraído), em função da porcentagem de resíduo incorporado. Os
resultados mostram que a adição do resíduo T1 sempre aumenta a concentração
de poros, resultando numa maior absorção de água. A adição da torta T2 produz
uma variação muito pequena desses dois parâmetros que esta associada à menor
concentração de óleo em T2, que gera os poros. Entretanto, os valores de AA e
PA (para T1) ainda são menores que os valores limites máximos (AA < 20 % e PA
< 35 %) aceitos para produção de telhas (Souza Santos, 1989).
32
Torta de Filtro Com Óleo (T1)
30
28
Valor Médio (%)
o
PA 900 C
o
PA 950 C
26
24
22
o
AA 900 C
o
AA 950 C
20
18
16
14
12
0
5
10
15
20
Porcentagem de Resíduo Adicionado (%)
Figura 4.41: AA e PA para a torta T1 (in natura).
26
Torta de Filtro Sem Óleo (T2)
Valor Médio (%)
24
o
22
PA a 900 C
o
PA a 950 C
20
o
AA a 900 C
o
AA a 950 C
18
16
14
0,0
2,5
5,0
7,5
10,0
Porcentagem de Resíduo Adicionado (%)
Figura 4.42: AA e PA para a torta T2 (óleo extraído).
Na Figura 4.43, pode-se observar que: (a) o módulo de ruptura à flexão
em três pontos (MRF), para T1, sempre diminui com a porcentagem de resíduo
adicionado e (b) para T2 o MRF aumenta com a porcentagem de 5% de torta
adicionada e com 10% retorna ao valor inicial. Apesar destas variações, todos os
valores do MRF permanecem acima do valor limite de 2 MPa para produção de
tijolos maciços. Estes resultados mostram que a combinação da bentonita com
uma pequena porcentagem de óleo melhora a resistência mecânica do corpo de
prova.
6,0
5,5
o
T2 a 900 C
o
T2 a 950 C
MRF (MPa)
5,0
4,5
4,0
o
T1 a 900 C
o
T1 a 950 C
3,5
3,0
2,5
2,0
0
5
10
15
20
Porcentagem de Torta (%)
Figura 4.43: Resistência mecânica à flexão (RMF) em Mpa.
Embora a retração linear de queima (RL) dos corpos de prova aumente,
com a adição das tortas, os valores obtidos são inferiores a 1%, mostrando que as
peças sofrem pequena variação de tamanho durante a queima (Figura 4.44).
A massa específica aparente (MEA) sofre uma pequena diminuição com
a adição da torta T1, ficando acima do valor mínimo (1,7 kg/cm3) recomendado,
para adição de até 10 % deste resíduo. A adição da torta T2 praticamente não
altera MEA dos corpos de prova que permanecem maiores que o valor mínimo
(Figura 4.45). A menor retração linear e menor massa específica aparente, para a
torta T1, está associada com o maior volume de óleo na amostra que é queimado
durante o processo de sinterização gerando poros na amostra. Este resíduo
apresenta bom potencial para uso na produção de cerâmica porosa.
Retração Linear de Queima (%)
1,0
0,9
0,8
o
T1 900 C
o
T1 950 C
o
T2 900 C
o
T2 950 C
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0
5
10
20
Resíduo Adicionado (%)
Figura 4.44: Retração Linear de queima (%) dos CPs com as tortas T1 e T2.
1,86
o
T1 900 C
o
T1 950 C
o
T2 900 C
o
T2 950 C
1,84
3
MEA (g/cm )
1,82
1,80
1,78
1,76
1,74
1,72
1,70
1,68
1,66
0
5
10
15
20
Porcentagem de Resíduo (%)
Figura 4.45: Massa específica aparente dos CPs com as tortas T1 e T2.
Conclusões
A quantidade de óleo presente na torta incorporada é um fator determinante
nas características físicas do material cerâmico.
A adição da torta in natura (T1) sempre piora as propriedades das peças
cerâmicas, devido a maior concentração de óleo que resulta em maior porosidade
das peças sinterizadas. Apesar disso, para a massa cerâmica usada neste
trabalho, elas permanecem dentro dos limites estabelecidos para a adição de até
20 % (em massa);
A adição da torta T2 praticamente não altera algumas propriedades (MEA,
AA, PA) e melhora a resistência mecânica dos corpos de prova, para adição de 10
% de torta (que foi a maior concentração usada para T2).
Do ponto de vista ambiental e econômico, a incorporação desta torta à
massa cerâmica será positivo principalmente para a empresa de re-refino de óleo
lubrificante, que utiliza o método ácido/argila;
A quantidade de óleo na torta, a temperatura de queima e o tipo de massa
cerâmica usada como matriz, irão determinar a quantidade de resíduo a ser
incorporado e as propriedades finais do material cerâmico.
4.3.4
Argila: Com Pó de Vidro
Pós de vidro com duas granulometrias diferentes, alfa (entre 0,088 e 0,125
mm) e beta (entre 0,032 e 0,088 mm), foram misturados com uma argila (4R) de
Presidente Epitácio, usada para produção de telhas.
Foi observado que o pó de vidro melhora algumas das propriedades dos
corpos de prova e que, estas mudanças nas propriedades dependem da
quantidade de pó de vidro incorporado na argila, da temperatura de queima e do
tamanho das partículas do pó. Por outro lado, estas amostras apresentam maior
retração linear e muitas delas empenaram, principalmente, em 1200 oC, indicando
que houve formação de fase líquida, em temperaturas menores, para as amostras
com pó de vidro. Algumas amostras empenaram em 1100 oC.
O efeito da incorporação do pó de vidro foi mais expressivo para o pó alfa
(com grãos maiores) que tem granulometria mais próxima da argila usada.
Retração Linear de Queima
Em 800 oC, para as três porcentagens de 5, 8 e 10% de pó-alfa, a RL não é
alterada. Nesta temperatura, 5% de pó-beta (granulometria maior) diminui
levemente a RL de queima. Em 900 e 1000 oC, o pó-alfa (5%) diminui a RL da
massa cerâmica. A partir de 1000
o
C, embora as barras de erro estejam
superpostas em alguns casos, há uma tendência de aumento da retração linear
das amostras com o pó ( e ) de vidro (Figuras 4.46).
As concentrações de 8 e 10%, para os dois pós, sempre resultam em maior
retração linear para as amostras com vidro incorporado. O empenamento das
amostras, principalmente as sinterizadas a 1200 oC, prejudicaram as medidas
usadas na determinação da RL de queima.
Entre 950 e 1225 oC (Souza Santos, 1989) ocorre a vitrificação para as
amostras cauliníticas, devido a liberação de cristobalita (SiO2) que reage com os
óxidos livres, principalmente alcalinos, alcalinos terrosos e de ferro, formando
vidros. Parte destes óxidos está presente nas argilas, parte é liberado na quebra
das estruturas dos argilominerais e parte, principalmente os alcalinos e alcalino
terrosos, está presente no pó de vidro.
Mesmo para as amostras queimadas a 1200 oC a retração linear de queima
está abaixo do valor limite máximo de 6% (Macedo et al., 1996).
A retração linear de secagem dos corpos de prova, com e sem pó de vidro,
é pequena, varia entre 1 e 2%. A incorporação de 5 e 8% de pó de vidro provoca
um pequeno aumento e 10% praticamente não altera, a RL de secagem dos
corpos de prova.
0,5
0,0
Retração Linear de Queima (%)
-0,5
-1,0
-1,5
-2,0
-2,5
-3,0
-3,5
-4,0
-4,5
-5,0
-5,5
-6,0
Alfa: 0,037 a 0,088 mm
Massa Cerâmica 4R
5% Vidro Alfa
8% Vidro Alfa *
10% Vidro Alfa *
o
* empenaram em 1100 e 1200 C
800
900
1000
1100
1200
o
Temperatura ( C)
0,5
0,0
Retração Linear de Queima (%)
-0,5
-1,0
-1,5
-2,0
-2,5
-3,0
-3,5
-4,0
-4,5
-5,0
-5,5
-6,0
-6,5
-7,0
Beta: 0,037 a 0, 088 mm
Massa Cerâmica 4R
5% Vidro Beta*
8% Vidro Beta*
10% Vidro Beta*
o
* Todas amostras c/vidro empenaram em 1200 C e a
o
com 10% também empenou em 1100 C
800
900
1000
1100
1200
o
Temperatura ( C)
Figura 4.46: Retração linear de queima da massa cerâmica 4R, com 0, 5, 8 e 10%
de pó de vidro, alfa e beta, em função da temperatura.
Absorção de Água
Os gráficos de absorção de água (Figura 4.47) mostram que há uma
tendência nos resultados que indicam uma melhora na AA, com a incorporação do
pó de vidro. A diminuição da AA é maior para maior concentração de resíduo na
amostra e, também, para maiores temperaturas de queima.
Como a absorção de água pela argila 4R é baixa e o pó de vidro tende a
diminuir este valor, todas as amostras apresentaram AA < 17%. Para queima em
1100 oC a AA é menor do que 10 % e, em 1200 oC, as amostras com 10% de pó
de vidro (alfa e beta) apresentam AA < 7,5%. Estes valores são menores do que o
valor máximo recomendado para produção de telha (18%) (ABNT, 1996), para
blocos cerâmicos para alvenaria estrutural e de vedação (8% < AA < 22%) (ABNT,
2004) e estão dentro dos valores limites médios estabelecidos para produção de
placas cerâmicas prensadas BIIb (6 < AA
10%) e BIII (AA > 10%) (ABNT, 1997).
Para produção de placas cerâmicas é aplicada uma pressão na conformação das
peças muito maior do que a usada para preparar os corpos de prova com argilas
para blocos e telhas.
O comportamento da AA, à medida que a temperatura de queima aumenta,
é semelhante para 8 e 10%, nos dois tipos de pó de vidro (alfa e beta).
Absorção de Água (%)
20
15
10
Alfa: 0,088 a 0,125 mm
Massa Cerâmica (4R)
4R + 5% Pó de Vidro
4R + 8% Pó de Vidro
4R + 10% Pó de Vidro
5
800
900
1000
1100
1200
1100
1200
o
Temperatura ( C)
Absorção de Água (%)
20
15
10
Beta: 0,037 a 0,088 mm
Massa Cerâmica (4R)
4R + 5% Pó de Vidro
4R + 8% Pó de Vidro
4R + 10% Pó de Vidro
5
800
900
1000
o
Temperatura ( C)
Figura 4.47: Absorção de água (AA) da massa cerâmica 4R com 0, 5, 8 e 10% de
pó de vidro, alfa e beta, em função da temperatura de queima.
Porosidade Aparente
As curvas da porosidade aparente (PA) pela temperatura de queima
apresentam comportamento semelhante às de absorção de água (AA), pois os
valores de AA e PA foram calculados a partir dos mesmos dados (Figura 4.48).
Portanto, à medida que a PA diminui a AA também diminui. Com o aumento da
temperatura de queima, os valores de AA e PA tendem a diminuir pois ocorre uma
maior densificação das amostras.
A porosidade aparente da argila 4R é de aproximadamente 30%, em 800 e
o
900 C. Nestas temperaturas, a incorporação dos dois pós de vidro mostra uma
tendência de pequena diminuição no valor da PA. Os valores estão abaixo
daqueles para a argila 4R, com superposição de algumas das barras de erro.
A partir de 1000 oC ocorre uma queda contínua no valor da PA, para os dois
vidros, até 1200
o
C, onde aparece uma diferença representativa entre as
porcentagens de vidro incorporado na amostra. Em 1200 oC, observa-se uma
maior diminuição da PA para 10% de pó de vidro (alfa e beta).
Os valores da PA, para os dois vidros e todas as amostras, são menores do
que o valor limite máximo (35%) estabelecido para produção de tijolos furados.
Massa Específica Aparente
As curvas (Figura 4.49) da massa específica aparente (MEA) também
apresentam o mesmo comportamento que a PA e AA, só que invertido, quando a
temperatura de queima aumenta, ou seja, ela aumenta quando as outras duas
diminuem. Todas as amostras, inclusive a argila 4R, apresentam valores de MEA
maiores que o valor limite mínimo (1,7 g/cm3) recomendado (Macedo et al., 1996).
A figura mostra que ocorre um aumento na MEA à medida que a temperatura de
queima aumenta.
35
Porosidade Aparente (%)
30
25
20
15
Alfa: 0,088 a 0,125 mm
Massa Cerâmica (4R)
4R + 5% Pó de Vidro
4R + 8% Pó de Vidro
4R + 10% Pó de Vidro
10
800
900
1000
1100
1200
1100
1200
o
Temperatura ( C)
35
Porosidade Aparente (%)
30
25
20
15
Beta: 0,032 a 0,088 mm
Massa Cerâmica (4R)
4R + 5% Pó de Vidro
4R + 8% Pó de Vidro
4R + 10% Pó de Vidro
10
800
900
1000
o
Temperatura ( C)
Figura 4.48: Porosidade aparente (PA) da massa cerâmica 4R com 0, 5, 8 e 10%
de pó de vidro, alfa e beta, em função da temperatura de queima.
2,30
3
Massa Específica Aparente (g/cm )
2,25
2,20
2,15
Alfa: 0,088 a 0,125 mm
Massa Cerâmica (4R)
4R + 5% Pó de Vidro
4R + 8% Pó de Vidro
4R + 10% Pó de Vidro
2,10
2,05
2,00
1,95
1,90
1,85
1,80
800
900
1000
1100
1200
1100
1200
o
Temperatura ( C)
3
Massa Específica Aparente (g/cm )
2,3
2,2
Beta: 0,037 a 0,088 mm
Massa Cerâmica (4R)
4R + 5% Pó de Vidro
4R + 8% Pó de Vidro
4R + 10% Pó de Vidro
2,1
2,0
1,9
1,8
800
900
1000
o
Temperatura ( C)
Figura 4.49: Massa específica aparente (MEA) da massa cerâmica 4R com 0, 5, 8
e 10% de pó de vidro, alfa e beta, em função da temperatura de
queima.
Resistência Mecânica à Flexão
A resistência mecânica à flexão - RMF (Figura 4.50) é sempre maior que 5
Mpa, para todos os corpos de prova (argila 4R, vidros alfa e beta). Os valores
limites
mínimos
para
tijolos
maciço,
tijolos
furado
e
telhas
são
de
aproximadamente 2,5, 5,5 e 6,5 Mpa, respectivamente (Tabela 2.4). Para queima
a partir de 900 oC, que é a temperatura de queima da indústria cerâmica Romana,
todos os corpos de prova apresentam RMF maior que o valor limite para produzir
telhas.
Até 1000 oC os gráficos mostram que os valores são iguais para a argila
com e sem pó de vidro. De 1100 a 1200 oC é observado um aumento na RMF,
principalmente para a temperatura maior. Nela, é observado que o vidro alfa
produz uma RMF maior do que o vidro beta e que a adição de 10% de pó de vidro
resulta no maior valor (da ordem de 17 Mpa) de RMF. Este valor de RMF e,
também da absorção de água, estão dentro dos valores limites para produção de
placas cerâmicas prensadas do grupo BIII (ASTM, 1997).
Curvas de Gresificação
Os
diagramas
de
gresificação
(Figuras
4.51a
e
b)
mostram
o
comportamento a variação da absorção de água (AA) e da retração linear (RL) em
função da temperatura de queima. As duas curvas AA e RL são governadas pela
porosidade da peças cerâmicas. A partir de 900 oC é observada uma acentuada
diminuição na absorção de água e aumento da retração linear indicando o início
da formação da fase líquida. Em 1200 oC há uma indicação de expansão dos
corpos de prova, entretanto, nesta temperatura, vários CPs entortaram e
prejudicaram as medidas que fornecem a retração linear.
Pode-se observar que a incorporação de pó de vidro diminui, em
aproximadamente 100 oC, a temperatura para obtenção de AA da ordem de 10% e
RL menor que 4%. Em temperaturas, próximas as temperaturas usadas nos fornos
das cerâmicas (800 a 900 oC), o pó de vidro diminui levemente a absorção de
água e altera pouco a retração linear
20
Alfa: 0,088 a 0,125 mm
Massa Cerâmica (4R)
4R + 5% Pó de Vidro
4R + 8% Pó de Vidro
4R + 10% Pó de Vidro
RMF (MPa)
15
10
5
800
900
1000
1100
1200
1100
1200
o
Temperatura ( C)
20
RMF (MPa)
15
Beta: 0,037 a 0,088 mm
Massa Cerâmica (4R)
4R + 5% Pó de Vidro
4R + 8% Pó de Vidro
4R + 10% Pó de Vidro
10
5
800
900
1000
o
Temperatura ( C)
Figura 4.50: Resistência mecânica à flexão (RMF) da massa cerâmica 4R com 0,
5, 8 e 10% de pó de vidro, alfa e beta, em função da temperatura de
queima.
(a)
6
Vidro Alfa
16
12
10
AA Barro
AA 5%
AA 8%
AA 10%
RL Barro
RL 5%
RL 8%
RL 10%
4
2
8
Retração Linear (%)
Absorção de Água (%)
14
0
6
800
900
1000
1100
1200
o
Temperatura ( C)
(b)
6
Vidro Beta
16
12
10
AA Barro
AA 5%
AA 8%
AA 10%
RL Barro
RL 5%
RL 8%
RL 10%
4
2
8
Retração Linear (%)
Absorção de Água (%)
14
0
6
800
900
1000
1100
1200
o
Temperatura ( C)
Figura 4.51: Diagrama de gresificação para o “barro” puro e com pó de vidro
incorporado (5, 8 e 10%). (a) vidro alfa (0,088 a 0,125 mm) e (b)
vidro beta (0,037 a 0,088 mm).
Conclusões
Os resultados mostram que a incorporação do pó de vidro tende a melhorar
todas as propriedades tecnológicas da argila, para temperaturas de queima
maiores que 1000 oC, consequentemente, pó de vidro pode ser usado para
melhorar as propriedades tecnológicas de argilas fracas.
O módulo de ruptura à flexão sofre uma alteração significante, nas
temperaturas de 1100 e 1200 oC, devido ao pó de vidro que participa da formação
da fase líquida. Este efeito é mais pronunciado para o pó mais grosso (alfa).
As curvas de gresificação mostram que a incorporação do pó de vidro
diminui a temperatura de densificação das peças cerâmicas.
As incorporações de 10 e 8% de pó de vidro, em geral, apresentam
melhores resultados do que a de 5%.
4.3.5
Argila: Com Cinza de Bagaço de Cana
A cinza é composta basicamente de quartzo cristalino, material não plástico
que, em geral, piora as propriedades físicas da massa cerâmica. Com exceção da
retração linear, que diminui com a adição deste tipo de material, todas as outras
propriedades tiveram seus valores prejudicados.
Ao contrário do que acontece com a massa cerâmica, a partir de 1000 oC o
módulo de ruptura à flexão sempre cresce com a temperatura, nas amostras com
pó de cinza. O que pode estar ocorrendo é a formação de fase líquida devido à
presença de pequenas quantidades de óxidos alcalinos que, segundo a literatura,
estão presentes na cinza de bagaço de cana. Os dados mostram que em 1000 oC
acontecem as maiores diferenças entre os valores obtidos para a massa cerâmica
com e sem pó de cinza. Em 1100 e 1200 oC, essas diferenças tendem a diminuir e
as amostras com cinza apresentam valores semelhantes de MRF (Figuras 4.52).
A retração linear de queima também mostra uma inversão na posição dos
pontos na curva da RL pela temperatura, com relação à massa cerâmica,
indicando que pode estar ocorrendo uma maior retração nas amostras com cinza
de bagaço a partir de 1100 oC (Figuras 4.53). Esta informação confirma a
hipótese acima, de ocorrência de formação de fase líquida. Embora, a retração
linear, entre 1000 e 1100 oC, tenha sido maior para a amostra com cinza, ela não
foi suficiente para compensar o efeito inverso provocado pela adição de cinza. Ou
seja, a PA, MEA e AA (Figuras 4.54, 4.55 e 4.56) se aproximam dos valores para
a massa cerâmica, mas continuam piores do que estes valores para ela.
A curva de gresificação (Figuras 4.57) mostra que a absorção de água e a
retração linear aumentam com a incorporação de cinza de bagaço de cana. Entre
1100 e 1200 oC a absorção de água é menor, ou igual, a da massa cerâmica.
Nesta faixa de temperatura a presença de fundentes na cinza estão contribuindo
para o processo de sinterização e densificação das amostras, melhorando
algumas das suas propriedades.
Conclusões
A cinza de bagaço de cana pode ser incorporada em massa cerâmica
“forte” (ou gorda), com muita argila, no lugar do material menos plástico
(geralmente uma argila “fraca”). Embora ela seja um material não-plástico, em
temperaturas maiores que 1000 oC a formação de fase líquida diminui este efeito
deletério.
Módulo de Ruptura à Flexão (MPa)
15
10
Cinza de bagaço: < 0,088 mm
Massa Cerâmica (4R)
4R + 5% Cinza
4R + 8% Cinza
4R + 10% Cinza
5
0
800
900
1000
1100
1200
o
Temperatura ( C)
Figura 4.52: Módulo de ruptura à flexão da massa cerâmica com pó de bagaço de
cana.
4,5
Retração Linear de Queima (%)
4,0
3,5
Massa Cerâmica 4R
5% Cinza de Bagaço
8% Cinza de Bagaço
10% Cinza de Bagaço
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
-0,5
800
900
1000
1100
1200
o
Temperatura ( C)
Figura 4.53: Retração linear de queima da massa cerâmica com pó de bagaço de
cana.
Absorção de Água (%)
20
15
10
Cinza de Bagaço < 0,088 mm
Massa Cerâmica (4R)
4R + 5% Cinza de Bagaço
4R + 8% Cinza de Bagaço
4R + 10% Cinza de Bagaço
5
800
900
1000
1100
1200
o
Temperatura ( C)
Figura 4.54: Absorção de água da massa cerâmica com pó de bagaço de cana.
40
Cinza de Bagaço < 0,088 mm
Massa Cerâmica (4R)
4R + 5% Cinza de Bagaço
4R + 8% Cinza de Bagaço
4R + 10% Cinza de Bagaço
Porosidade Aparente (%)
35
30
25
20
15
800
900
1000
1100
1200
o
Temperatura ( C)
Figura 4.55: Porosidade aparente da massa cerâmica com pó de bagaço de cana.
Massa Específica Aparente (%)
2,2
2,1
Cinza de Bagaço < 0,088 mm
Massa Cerâmica (4R)
4R + 5% Cinza de Bagaço
4R + 8% Cinza de Bagaço
4R + 10% Cinza de Bagaço
2,0
1,9
1,8
1,7
800
900
1000
1100
1200
o
Temperatura ( C)
Figura 4.56: Massa específica aparente da massa cerâmica com pó de bagaço de
cana.
4,0
Cinza de Bagaço
18
3,5
14
12
2,5
Massa Cerâmica
AA 5%
AA 8%
AA 10%
Massa CErâmica
RL 5%
RL 8%
RL 10%
2,0
1,5
1,0
Retração Linear (%)
Absorção de Água (%)
3,0
16
0,5
10
0,0
8
-0,5
800
900
1000
1100
1200
o
Temperatura ( C)
Figura 4.57: Diagrama de gresificação da massa cerâmica com pó de bagaço de
cana incorporado.
5. CONCLUSÕES FINAIS
A temperatura de queima e o tipo de massa cerâmica, usada como matriz,
irão determinar a quantidade de resíduo a ser incorporado.
Testes de queima na cerâmica devem ser feitos tendo em vista que os
resultados deste trabalho foram obtidos no laboratório, com condições de queima
(velocidade de aquecimento, temperatura dentro do forno, patamar de temperatura
máxima, resfriamento) diferentes dos usuais nas cerâmicas da região.
Da caracterização das Argilas
As argilas da região são de natureza cauliníticas apresentam alta
plasticidade (argila forte) com concentrações variadas de silte e areia fina. É
comum a presença de óxidos e/ou hidróxidos de ferro que definem a cor dos
produtos da indústria cerâmica vermelha. A fração mais fina, além da caulinita,
apresenta em sua composição mica, gibsita, esmectitas e minerais não-plásticos
(óxidos de Ti e Fe, quartzo etc.).
Também foram encontradas argilas que não possuem ferro
em sua
composição mineralógica, resultando em peças queimadas de cor clara (creme ou
amarelada), nas regiões de Teodoro Sampaio e Martinópolis. Estas argilas podem
ser usadas para produção de material de maior valor agregado.
A composição mineralógica e os ensaios tecnológicos mostram que
algumas destas matérias-prima têm potencial para produção de placas cerâmicas
e de material refratário.
Da Caracterização do Lodo de ETA
O lodo de ETA apresenta alta concentração de argila, que lhe confere alta
plasticidade, fazendo com que ele possa ser considerado uma formulação de
massa argilosa natural, de composição parecida com as das argilas usadas nas
cerâmicas.
As concentrações das frações silte, areia e argila, variam de acordo com a
época em que o lodo é produzido na ETA. Portanto, a sua incorporação irá alterar
de forma diferente as propriedades dos corpos cerâmicos devido à sua
composição variável.
Os resultados mostram que o lodo de ETA pode ser incorporado em massa
cerâmica usada para produzir tijolos e telhas. A incorporação dos lodos, em geral,
piora as propriedades físicas e tecnológicas do material cerâmico.
A avaliação feita, comparando o tipo de floculante (à base de alumínio ou
ferro) usado, mostra que as propriedades do material cerâmico com o lodo ETA-Al
foram sempre piores que os com o ETA-Fe. Esta diferença nas propriedades dos
lodos se deve principalmente a maior concentração de areia no lodo ETA-Al e,
provavelmente, a maior concentração de Al neste último. Eles podem ser
adicionados à massa cerâmica em concentrações que dependerão da massa
usada como matriz, da temperatura de queima e da composição granulométrica do
lodo.
Todos os corpos de prova com lodo incorporado apresentam resistência
mecânica à flexão adequada para produção de tijolos maciços (> 2 MPa).
Da caracterização da Torta de Filtro
A torta de filtro in natura (T1) apresenta alta concentração de óleo que
prejudica as propriedades finais das peças cerâmicas devido à produção de poros.
Parte deste óleo, já re-refinado, pode ser extraído quimicamente e comercializado.
Apesar da torta com parte do óleo extraído (T2) ainda apresentar uma
porcentagem alta (~15%) de óleo, ela melhora as propriedades tecnológicas do
material cerâmico.
As duas tortas podem ser incorporadas em massas cerâmicas em
quantidades que devem ser avaliadas de acordo com a massa usada como matriz.
Na massa cerâmica usada neste trabalho foi possível incorporar até 20% (em
massa) da torta T1 e 10% (concentração máxima avaliada) da torta T2.
No
primeiro caso (T1) as propriedades tecnológicas diminuíram mas permaneceram
dentro dos valores limites estabelecidos. Para T2, algumas propriedades (MEA,
AA, PA) praticamente não alteram e a resistência mecânica melhora.
Do ponto de vista ambiental e econômico, a incorporação desta torta à
massa cerâmica será positivo principalmente para a empresa de re-refino de óleo
lubrificante, que utiliza o método ácido/argila;
Da Caracterização do Pó de Vidro de Vasilhame
Dos resíduos estudados o pó de vidro de vasilhame apresentou os
melhores resultados, quando incorporado à massa cerâmica. O caráter amorfo e a
presença de fundentes em sua composição auxiliam o processo de sinterização
formando as fases líquidas que melhoram as propriedades do material cerâmico.
Os resultados mostram que a incorporação do pó de vidro tende a melhorar
todas as propriedades tecnológicas da argila, para temperaturas de queima
maiores que 1000 oC. Portanto, pó de vidro pode ser usado para melhorar as
propriedades tecnológicas de argilas fracas.
O módulo de ruptura à flexão sofre uma alteração significante, nas
temperaturas de 1100 e 1200 oC, devido ao pó de vidro que participa da formação
da fase líquida. Este efeito é mais pronunciado para o pó mais grosso (alfa).
As incorporações de 8 e 10% de pó de vidro apresentam melhores
resultados do que a de 5%.
Da Caracterização Cinza de Bagaço de Cana
A cinza de bagaço tem alta concentração de sílica cristalina e prejudica a
maioria das propriedades cerâmicas do material sinterizado.
A dilatação térmica é diminuída com a presença de material não-plástico
como a sílica. Portanto, este material poderá ser misturado com argila forte (com
alta concentração de argila) em substituição à argila fraca, para obtenção da
massa cerâmica adequada.
Embora ela seja um material não-plástico, em temperaturas maiores que
1000 oC, ocorre formação de fase líquida devido à presença de fundentes em sua
composição.
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ANEXO
GRÁFICOS (meses Abril, Junho, Agosto)
ABSORÇÃO DE ÁGUA
barro
abr10
abr15
abr20
28
26
24
22
20
AA (%)
18
16
14
12
10
8
6
4
850
900
950
1000
1050
1100
1150
Temperatura (ºC)
jun10
jun15
jun20
barro
30
28
26
24
22
AA (%)
20
18
16
14
12
10
8
6
4
850
900
950
1000
1050
1100
1150
Temperatura (ºC)
ago10
ago15
ago20
barro
30
28
26
24
22
AA(%)
20
18
16
14
12
10
8
6
4
850
900
950
1000
1050
Temperatura (ºC)
1100
1150
jun10
abr10
ago10
barro
26
24
22
20
AA (%)
18
16
14
12
10
8
6
4
850
900
950
1000
1050
1100
1150
Temperatura (ºC)
barro
jun15
abr15
ago15
30
28
26
24
22
AA (%)
20
18
16
14
12
10
8
6
4
850
900
950
1000
1050
1100
1150
Temperatura (ºC)
ago20
jun20
abr20
barro
30
28
26
24
22
AA (%)
20
18
16
14
12
10
8
6
4
850
900
950
1000
1050
1100
1150
Temperatura (ºC)
MASSA ESPECÍFICA APARENTE
2,4
barro
abr10
abr15
abr20
2,3
3
MEAq (g/cm )
2,2
2,1
2,0
1,9
1,8
1,7
1,6
1,5
850
900
950
1000
1050
1100
1150
1100
1150
1100
1150
1100
1150
Temperatura (ºC)
2,4
barro
jun10
jun15
jun20
2,3
2,2
3
MEAq (g/cm )
2,1
2,0
1,9
1,8
1,7
1,6
1,5
850
900
950
1000
1050
Temperatura (ºC)
2,4
barro
ago10
ago15
ago20
2,3
2,2
3
MEAq (g/cm )
2,1
2,0
1,9
1,8
1,7
1,6
1,5
850
900
950
1000
1050
Temperatura (ºC)
2,4
barro
ago10
abr10
jun10
2,3
3
MEAq (g/cm )
2,2
2,1
2,0
1,9
1,8
1,7
1,6
850
900
950
1000
1050
Temperatura (ºC)
2,4
barro
jun15
ago15
abr15
2,3
3
MEAq (g/cm )
2,2
2,1
2,0
1,9
1,8
1,7
1,6
1,5
850
900
950
1000
1050
1100
1150
1100
1150
Temperatura (ºC)
barro
abr20
jun20
ago20
2,4
2,3
2,2
3
MEAq (g/cm )
2,1
2,0
1,9
1,8
1,7
1,6
1,5
850
900
950
1000
1050
Temperatura (ºC)
MÓDULO DE RUPTURA A FLEXÃO
180
barro
jun10
jun15
jun20
160
MRF(MPa)
140
120
100
80
60
40
850
900
1000
1100
1150
1100
1150
1100
1150
1100
1150
Temperatura (ºC)
180
barro
ago10
ago15
ago20
160
MRF(MPa)
140
120
100
80
60
40
850
900
1000
Temperatura (ºC)
180
barro
abr10
abr15
abr20
160
MRF(MPa)
140
120
100
80
60
40
850
900
1000
Temperatura (ºC)
180
barro
abr10
jun10
ago10
160
MRF(MPa)
140
120
100
80
60
40
850
900
1000
Temperatura (ºC)
barro
ago15
abr15
jun15
180
160
MRF(MPa)
140
120
100
80
60
40
850
900
1000
1100
1150
1100
1150
Temperatura (ºC)
180
barro
jun20
ago20
abr20
160
MRF(MPa)
140
120
100
80
60
40
850
900
1000
Temperatura (ºC)
Perda de Massa Total (%)
PERDA DE MASSA TOTAL
barro
abr10
abr15
abr20
23,5
23,0
22,5
22,0
21,5
21,0
20,5
20,0
19,5
19,0
18,5
18,0
17,5
17,0
16,5
16,0
15,5
15,0
850
900
950
1000
1050
1100
1150
Perda de Massa Total (%)
Temperatura (ºC)
barro
jun10
jun15
jun20
24,5
24,0
23,5
23,0
22,5
22,0
21,5
21,0
20,5
20,0
19,5
19,0
18,5
18,0
17,5
17,0
16,5
16,0
15,5
15,0
850
900
950
1000
1050
Temperatura (ºC)
1100
1150
barro
ago10
ago15
ago20
Perda de Massa Total (%)
24
22
20
18
16
14
12
850
900
950
1000
1050
1100
1150
Perda de Massa Total (%)
Temperatura (ºC)
barro
ago10
abr10
jun10
21,0
20,5
20,0
19,5
19,0
18,5
18,0
17,5
17,0
16,5
16,0
15,5
15,0
14,5
14,0
13,5
13,0
850
900
950
1000
1050
Tem peratura (ºC )
1100
1150
Perda de Massa Total (%)
barro
jun15
ago15
abr15
24,0
23,5
23,0
22,5
22,0
21,5
21,0
20,5
20,0
19,5
19,0
18,5
18,0
17,5
17,0
16,5
16,0
15,5
15,0
850
900
950
1000
1050
1100
1150
Perda de Massa Total (%)
Tem peratura (ºC)
barro
abr20
jun20
ago20
24,5
24,0
23,5
23,0
22,5
22,0
21,5
21,0
20,5
20,0
19,5
19,0
18,5
18,0
17,5
17,0
16,5
16,0
15,5
15,0
850
900
950
1000
1050
Temperatura (ºC)
1100
1150
PERDA DE MASSA AO FOGO
barro
abr10
abr15
abr20
15,4
15,2
15,0
14,8
14,6
PFq(%)
14,4
14,2
14,0
13,8
13,6
13,4
13,2
13,0
12,8
850
900
1000
1100
1200
1100
1200
1100
1200
Tem peratura (ºC )
barro
jun10
jun15
jun20
14,8
14,6
14,4
PFq(%)
14,2
14,0
13,8
13,6
13,4
13,2
13,0
850
900
1000
PFq(%)
Temperatura (ºC)
barro
ago10
ago15
ago20
15,6
15,4
15,2
15,0
14,8
14,6
14,4
14,2
14,0
13,8
13,6
13,4
13,2
13,0
12,8
12,6
12,4
12,2
12,0
850
900
1000
Tem peratura (ºC)
barro
ago10
abr10
jun10
14,8
14,6
14,4
PFq(%)
14,2
14,0
13,8
13,6
13,4
13,2
13,0
12,8
850
900
1000
1100
1200
Temperatura (ºC)
barro
jun15
ago15
abr15
15,6
15,4
15,2
15,0
14,8
PFq(%)
14,6
14,4
14,2
14,0
13,8
13,6
13,4
13,2
13,0
850
900
1000
1100
1200
1100
1200
PFq(%)
Temperatura (ºC)
barro
abr20
jun20
ago20
15,4
15,2
15,0
14,8
14,6
14,4
14,2
14,0
13,8
13,6
13,4
13,2
13,0
12,8
12,6
12,4
12,2
12,0
850
900
1000
Temperatura (ºC)
POROSIDADE APARENTE
barro
abr10
abr15
abr20
45
40
35
PA (%)
30
25
20
15
10
850
900
1000
1100
1150
Temperatura (ºC)
barro
jun10
jun15
jun20
45
40
PA (%)
35
30
25
20
15
10
850
900
1000
1100
1150
Temperatura (ºC)
barro
ago10
ago15
ago20
45
40
PA (%)
35
30
25
20
15
10
850
900
1000
Temperatura (ºC)
1100
1150
barro
ago10
abr10
jun10
40
35
PA (%)
30
25
20
15
10
850
900
1000
1100
1150
Temperatura (ºC)
barro
jun15
ago15
abr15
45
40
35
PA (%)
30
25
20
15
10
850
900
1000
1100
1150
Temperatura (ºC)
barro
abr20
jun20
ago20
45
40
PA (%)
35
30
25
20
15
10
850
900
1000
1100
1150
Temperatura (ºC)
RETRAÇÃO LINEAR QUEIMA
barro
abr10
abr15
abr20
10
RLq (%)
8
6
4
2
0
850
900
1000
1100
1150
1100
1150
1100
1150
1100
1150
Temperatura (ºC)
barro
jun10
jun15
jun20
10
RLq (%)
8
6
4
2
0
850
900
1000
Temperatura (ºC)
barro
ago10
ago15
ago20
10
RLq (%)
8
6
4
2
0
850
900
1000
Temperatura(ºC)
10
barro
ago10
abr10
jun10
8
RLq (%)
6
4
2
0
850
900
1000
Temperatura (ºC)
barro
jun15
ago15
abr15
10
RLq (%)
8
6
4
2
0
850
900
1000
1100
1150
1100
1150
Temperatura (ºC)
barro
abr20
jun20
ago20
10
6
4
2
0
850
900
1000
Temperatura (ºC)
TURBIDEZ
AREIA
ARGILA
MED.REGUA
IND.PLUVIO
MO
70
60
50
Médias
RLq (%)
8
40
30
20
10
0
1
2
abril
maio
3
junho
4
julho
5
agosto
GRÁFICOS (meses Outubro, Dezembro e Janeiro)
ABSORÇÃO DE ÁGUA
barro
out10
out15
out20
26
24
22
20
AA(%)
18
16
14
12
10
8
6
4
850
900
950
1000
1050
1100
1150
Temperatura (ºC)
barro
dez10
dez15
dez20
24
22
20
18
AA(%)
16
14
12
10
8
6
4
850
900
950
1000
1050
Temperatura (ºC)
1100
1150
barro
jan10
jan15
jan20
24
22
20
18
AA(%)
16
14
12
10
8
6
4
850
900
950
1000
1050
1100
1150
Temperatura (ºC)
barro
out10
dez10
jan10
24
22
20
18
AA(%)
16
14
12
10
8
6
4
850
900
950
1000
1050
Temperatura (ºC)
1100
1150
barro
out15
dez15
jan15
24
22
20
18
AA(%)
16
14
12
10
8
6
4
850
900
950
1000
1050
1100
1150
Temperatura (ºC)
barro
out20
dez20
jan20
26
24
22
20
AA(%)
18
16
14
12
10
8
6
4
850
900
950
1000
1050
1100
1150
Temperatura (ºC)
POROSODADE APARENTE
barro
out10
out15
out20
40
35
PA(%)
30
25
20
15
10
850
900
950
1000
1050
1100
1150
Temperatura (ºC)
barro
dez10
dez15
dez20
40
35
PA(%)
30
25
20
15
10
850
900
950
1000
1050
1100
1150
Temperatura (ºC)
barro
jan10
jan15
jan20
40
35
PA(%)
30
25
20
15
10
850
900
950
1000
1050
Temperatura (ºC)
1100
1150
barro
out10
dez10
jan10
40
35
PA(%)
30
25
20
15
10
850
900
950
1000
1050
1100
1150
Temperatura (ºC)
barro
out15
dez15
jan15
40
35
PA(%)
30
25
20
15
10
850
900
950
1000
1050
1100
1150
Temperatura (ºC)
barro
out20
dez20
jan20
40
35
PA(%)
30
25
20
15
10
850
900
950
1000
1050
1100
1150
Temperatura (ºC)
MASSA ESPECÍFICA APARENTE
barro
out10
out15
out20
2,4
2,3
3
MEAq (g/cm )
2,2
2,1
2,0
1,9
1,8
1,7
1,6
850
900
950
1000
1050
1100
1150
Temperatura (ºC)
barro
dez10
dez15
dez20
2,4
2,3
3
MEAq (g/cm )
2,2
2,1
2,0
1,9
1,8
1,7
1,6
850
900
950
1000
1050
1100
1150
Temperatura (ºC)
barro
jan10
jan15
jan20
2,4
2,3
3
MEAq (g/cm )
2,2
2,1
2,0
1,9
1,8
1,7
1,6
850
900
950
1000
1050
Temperatura (ºC)
1100
1150
barro
out10
dez10
jan10
2,4
2,3
3
MEAq (g/cm )
2,2
2,1
2,0
1,9
1,8
1,7
1,6
850
900
950
1000
1050
1100
1150
Temperatura (ºC)
barro
out15
dez15
jan15
2,4
2,3
3
MEAq (g/cm )
2,2
2,1
2,0
1,9
1,8
1,7
1,6
850
900
950
1000
1050
1100
1150
Temperatura (ºC)
barro
out20
dez20
jan20
2,4
2,3
3
MEAq (g/cm )
2,2
2,1
2,0
1,9
1,8
1,7
1,6
850
900
950
1000
1050
1100
1150
Temperatura (ºC)
PERDA DE MASSA AO FOGO (QUEIMA)
barro
out10
out15
out20
13
12
PFq(%)
11
10
9
8
7
850
900
950
1000
1050
1100
1150
Temperatura (ºC)
barro
dez10
dez15
dez20
12,6
12,5
12,4
12,3
12,2
PFq(%)
12,1
12,0
11,9
11,8
11,7
11,6
11,5
11,4
11,3
11,2
11,1
850
900
950
1000
1050
1100
1150
Temperatura (ºC)
barro
jan10
jan15
jan20
12,6
12,5
12,4
12,3
12,2
PFq(%)
12,1
12,0
11,9
11,8
11,7
11,6
11,5
11,4
11,3
11,2
850
900
950
1000
1050
Temperatura (ºC)
1100
1150
barro
out10
dez10
jan10
13
12
PFq(%)
11
10
9
8
7
850
900
950
1000
1050
1100
1150
Temperatura (ºC)
barro
out15
dez15
jan15
12,6
12,5
12,4
12,3
PFq(%)
12,2
12,1
12,0
11,9
11,8
11,7
11,6
11,5
850
900
950
1000
1050
1100
1150
Temperatura (ºC)
barro
out20
dez20
jan20
12,7
12,6
12,5
12,4
12,3
PFq(%)
12,2
12,1
12,0
11,9
11,8
11,7
11,6
11,5
850
900
950
1000
1050
1100
1150
Temperatura (ºC)
RETRAÇÃO LINEAR (QUEIMA)
barro
out10
out15
out20
10
8
RLq(%)
6
4
2
0
850
900
950
1000
1050
1100
1150
Temperatura (ºC)
barro
dez10
dez15
dez20
10
8
RLq(%)
6
4
2
0
850
900
950
1000
1050
Temperatura (ºC)
1100
1150
barro
jan10
jan15
jan20
10
8
RLq(%)
6
4
2
0
850
900
950
1000
1050
1100
1150
Temperatura (ºC)
barro
out10
dez10
jan10
10
8
RLq(%)
6
4
2
0
850
900
950
1000
1050
Temperatura (ºC)
1100
1150
barro
out15
dez15
jan15
10
8
RLq(%)
6
4
2
0
850
900
950
1000
1050
1100
1150
Temperatura (ºC)
barro
out20
dez20
jan20
10
8
RLq(%)
6
4
2
0
850
900
950
1000
1050
1100
1150
Temperatura (ºC)
MÓDULO DE RUPTURA À FLEXÃO
barro
out10
out15
out20
35
MRF(MPa)
30
25
20
15
10
850
900
950
1000
1050
1100
1150
Temperatura (ºC)
barro
dez10
dez15
dez20
35
MRF(MPa)
30
25
20
15
10
850
900
950
1000
1050
1100
1150
Temperatura (ºC)
barro
jan10
jan15
jan20
35
MRF(MPa)
30
25
20
15
850
900
950
1000
1050
Temperatura (ºC)
1100
1150
barro
out10
dez10
jan10
35
MRF(MPa)
30
25
20
15
850
900
950
1000
1050
1100
1150
Temperatura (ºC)
barro
out15
dez15
jan15
35
MRF(MPa)
30
25
20
15
850
900
950
1000
1050
1100
1150
Temperatura (ºC)
barro
out20
dez20
jan20
35
MRF(MPa)
30
25
20
15
10
850
900
950
1000
1050
Temperatura (ºC)
1100
1150
GRÁFICOS (meses Maio, Julho, Setembro)
ABSORÇÃO DE ÁGUA
barro
mai10
mai15
mai20
20
barro
jul10
jul15
jul20
22
20
18
18
16
16
AA (%)
AA (%)
14
12
10
14
12
10
8
8
6
6
4
4
850
900
950
1000
1050
1100
1150
850
900
Temperaturas (ºC)
950
1000
1050
1100
1150
Temperaturas (ºC)
barro
set10
set15
set20
22
barro
mai10
jul10
set10
20
20
18
18
16
14
14
AA (%)
AA (%)
16
12
12
10
10
8
8
6
6
4
4
850
900
950
1000
1050
1100
1150
850
900
Temperaturas (ºC)
22
20
18
AA (%)
AA (%)
16
14
12
10
8
6
4
900
950
1000
1050
Temperaturas (ºC)
1000
1050
1100
1150
Temperaturas (ºC)
barro
mai15
jul15
set15
850
950
1100
1150
barro
mai20
jul20
set20
36
34
32
30
28
26
24
22
20
18
16
14
12
10
8
6
4
850
900
950
1000
1050
Temperaturas (ºC)
1100
1150
POROSIDADE APARENTE
barro
mai10
mai15
mai20
35
barro
jul10
jul15
jul20
40
35
30
PA (%)
PA (%)
30
25
20
25
20
15
15
10
10
850
900
950
1000
1050
1100
1150
850
900
Temperaturas (ºC)
950
1000
1050
1100
1150
Temperaturas (ºC)
barro
set10
set15
set20
40
barro
mai10
jul10
set10
35
35
30
PA (%)
PA (%)
30
25
20
25
20
15
15
10
10
850
900
950
1000
1050
1100
1150
850
900
Temperaturas (ºC)
1000
1050
1100
1150
Temperaturas (ºC)
barro
mai15
jul15
set15
40
35
35
30
30
25
25
20
20
15
15
10
barro
mai20
jul20
set20
40
PA (%)
PA (%)
950
10
850
900
950
1000
1050
Temperaturas (ºC)
1100
1150
850
900
950
1000
1050
Temperaturas (ºC)
1100
1150
MASSA ESPECÍFICA APARENTE
barro
mai10
mai15
mai20
2,3
barro
jul10
jul15
jul20
2,3
2,2
3
MEAq (g/cm )
3
MEAq (g/cm )
2,2
2,1
2,0
1,9
2,1
2,0
1,9
1,8
1,8
1,7
1,7
850
900
950
1000
1050
1100
850
1150
900
barro
set10
set15
set20
2,3
3
MEAq (g/cm )
3
MEAq (g/cm )
1050
1100
1150
barro
mai10
jul10
set10
2,2
2,1
2,0
1,9
2,1
2,0
1,9
1,8
1,8
1,7
1,7
850
900
950
1000
1050
1100
850
1150
900
950
1000
1050
1100
1150
Temperaturas (ºC)
Temperaturas (ºC)
barro
mai15
jul15
set15
2,3
2,2
2,2
2,1
2,1
3
2,0
1,9
1,8
barro
mai20
jul20
set20
2,3
MEAq (g/cm )
3
1000
2,3
2,2
MEAq (g/cm )
950
Temperaturas (ºC)
Temperaturas (ºC)
2,0
1,9
1,8
1,7
1,7
850
900
950
1000
1050
1100
1150
850
900
Temperaturas (ºC)
PERDA DE MASSA AO FOGO
950
1000
1050
Temperaturas (ºC)
1100
1150
barro
mai10
mai15
mai20
12,8
12,6
13,0
12,8
12,6
12,4
12,2
12,0
11,8
11,6
11,4
11,2
11,0
10,8
10,6
10,4
10,2
10,0
9,8
12,4
12,2
PFq (%)
PFq (%)
12,0
11,8
11,6
barro
jul10
jul15
jul20
11,4
11,2
11,0
10,8
10,6
850
900
950
1000
1050
1100
850
1150
900
barro
set10
set15
set20
13,0
1050
1100
1150
barro
mai10
jul10
set10
12,4
12,2
12,6
12,0
11,8
12,2
11,6
12,0
11,4
PFq (%)
12,4
11,8
11,6
11,2
11,0
10,8
11,4
10,6
11,2
10,4
11,0
10,2
10,0
10,8
9,8
10,6
850
900
950
1000
1050
1100
850
1150
900
950
1000
1050
1100
1150
Temperaturas (ºC)
Temperaturas (ºC)
barro
mai15
jul15
set15
12,8
12,6
barro
mai20
jul20
set20
13,0
12,8
12,4
12,6
12,2
12,4
12,0
12,2
11,8
12,0
PFq (%)
PFq (%)
1000
12,6
12,8
PFq (%)
950
Temperaturas (ºC)
Temperaturas (ºC)
11,6
11,4
11,8
11,6
11,4
11,2
11,2
11,0
11,0
10,8
10,8
10,6
10,6
850
900
950
1000
1050
1100
1150
850
900
Temperaturas (ºC)
RETRAÇÃO LINEAR QUEIMA
950
1000
1050
Temperaturas (ºC)
1100
1150
barro
mai10
mai15
mai20
6
barro
jul10
jul15
jul20
7
6
5
RLq (%)
RLq (%)
5
4
3
4
3
2
2
1
1
850
900
950
1000
1050
1100
1150
850
900
Temperaturas (ºC)
950
1000
1050
1100
1150
Temperaturas (ºC)
barro
set10
set15
set20
6
barro
mai10
jul10
set10
7
6
5
5
RLq (%)
RLq (%)
4
3
2
4
3
2
1
1
0
0
850
900
950
1000
1050
1100
1150
850
900
Temperaturas (ºC)
1000
1050
1100
1150
Temperaturas (ºC)
barro
mai15
jul15
set15
6
5
5
4
4
3
2
barro
mai20
jul20
set20
6
RLq (%)
RLq (%)
950
3
2
1
1
850
900
950
1000
1050
Temperaturas (ºC)
1100
1150
850
900
950
1000
1050
Temperaturas (ºC)
MÓDULO DE RUPTURA A FLEXÃO
1100
1150
barro
mai10
mai15
mai20
28
28
26
26
24
MRF (MPa)
24
MRF (MPa)
barro
jul10
jul15
jul20
22
20
18
22
20
18
16
16
14
14
12
850
900
950
1000
1050
1100
1150
850
900
950
barro
set10
set15
set20
28
1000
1050
1100
1150
Temperaturas (ºC)
Temperaturas (ºC)
barro
mai10
jul10
set10
28
26
26
24
MRF (MPa)
MRF (MPa)
24
22
20
18
16
22
20
18
16
14
14
12
12
850
900
950
1000
1050
1100
850
1150
900
950
barro
mai15
jul15
set15
28
1050
1100
1150
barro
mai20
jul20
set20
28
26
26
24
MRF (MPa)
24
MRF (MPa)
1000
Temperaturas (ºC)
Temperaturas (ºC)
22
20
18
22
20
18
16
16
14
14
12
850
900
950
1000
1050
Temperaturas (ºC)
1100
1150
850
900
950
1000
1050
Temperaturas (ºC)
1100
1150
GRÁFICOS (mês de Novembro)
ABSORÇÃO DE ÁGUA
24
22
20
18
AA(%)
16
14
12
barro
nov10
nov15
nov20
10
8
6
4
2
850
900
950
1000
1050
1100
1150
1100
1150
Temperaturas ºC
POROSIDADE APARENTE
40
35
30
PA(%)
25
20
barro
nov10
nov15
nov20
15
10
5
850
900
950
1000
1050
Temperaturas ºC
MASSA ESPECÍFICA APARENTE
2,4
barro
nov10
nov15
nov20
2,3
3
MEAq (g/cm )
2,2
2,1
2,0
1,9
1,8
1,7
850
900
950
1000
1050
1100
1150
Temperaturas ºC
PERDA DE MASSA AO FOGO
13,0
12,5
PFq (%)
12,0
11,5
11,0
barro
nov10
nov15
nov20
10,5
10,0
850
900
950
1000
1050
Temperaturas ºC
1100
1150
RETRAÇÃO LINEAR QUEIMA
8
barro
nov10
nov15
nov20
7
RLq (%)
6
5
4
3
2
1
850
900
950
1000
1050
1100
1150
Temperaturas ºC
MÓDULO DE RUPTURA A FLEXÃO
28
26
MRF (MPa)
24
22
20
18
barro
nov10
nov15
nov20
16
14
12
850
900
950
1000
1050
Temperaturas ºC
1100
1150
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